JPH03234469A - 研磨装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、研磨装置に係り、特に、研磨中の研磨工具の
位置決めを行い、高精度な研磨を行う曲面の研磨装置に
関する。

（従来の技術） 曲面を研磨する研磨装置はその曲面形状に対して倣い研
磨するのが一般的であるが、最近では数値制御を用いた
研磨装置が知られている。この数値制御を用いた研磨装
置は予め試料の形状精度を測定し、この測定データを基
に研磨工具の位置決めを行って研磨する方法であり、第
４図に示すように構成されている。研磨装置は研磨工具
１を支持する研磨装置本体２と試料としての被研磨材３
が取り付けられる研磨テーブル４とケーシング５から構
成されている。この研磨装置本体２はアーム（図示しな
い）に固定支持されている。

この研磨装置本体２は上記研磨工具１と、この研磨工具
１を支持し同軸上に設けられたチャ・νり６とから構成
されている。このチャック６には駆動部（図示しない）
から上記研磨工具１を回転する研磨力が伝達される。

また、上記研磨装置本体２の下部には３次元に移動可能
な上記研磨テーブルにが設けられている。

この研磨テーブル４の位置は位置検出部により位置を数
値化し、ＸＹＺ座標データをとる。この座標データから
制御部により上記研磨テーブル÷が駆動されるようにな
っている。

そして、被研磨材３の被研磨面に生じている凸部３ｂに
研磨工具１が位置したとき制御部からの指令により研磨
テーブル４を停止して凸部３ｂを除去するためにの研磨
作業を行なう。

（発明が解決しようとする課題） ところが、数値制御の研磨装置では、被研磨材３の研磨
面３ａを測定してから研磨作業を行う。

すなわち、上記被研磨材３の研磨面３ａに凸部３ｂの位
置を測定したのち、座標データを基に研磨工具１と被研
磨材３の相対移動を制御する。したがって、被研磨材３
の凸部３ｂを研磨する場合には研磨工具１を凸部３ｂの
位置に停止させた状態で研磨していたので研磨時間を長
時間前やし、また細かい凹凸に対応できない。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的
とするところは、研磨中の研磨形状変化に対応して研磨
工具の研磨荷重を調整することで被研磨材の凹凸形状に
左右されずに一定の研磨速度を保ちながら研磨すること
ができ、能率的に研磨できる研磨装置を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）上記目的を達
成するために本発明は、本体に設けられた軸受スピンド
ルを回転自在に、かつ、軸方向に進退自在に支持し、ス
ピンドルを駆動手段により回転駆動するとともに、上記
スピンドルの軸方向の先端部に研磨工具を有し、上記ス
ピンドルの軸方向の基端部に研磨工具の被研磨面に対す
る軸方向の研磨荷重を検出する検出手段を介して軸方向
の微小移動手段を設ける。そして、上記検出手段により
検出されたＩＩ］定値によって上記研磨工具の研磨荷重
を調節するように上記微小移動手段を制御する制御手段
により構成したことにある。

このような構成によれば、被研磨材に加わる研磨工具の
研磨荷重が検出手段により検出されると、この検出値に
基づき制御手段により微動移動手段が動作し研磨工具を
進退微動させ、この研磨工具の設定荷重を一定に維持す
る。これにて、被研磨材の研磨面の形状が凹凸変化して
いてもその凹凸面に沿って一定の研磨荷重で研磨できる
ようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図および第２図は研磨装置の全体を示すもので、１
１は研磨装置本体１１であり、この本体１１の下部には
駆動手段としてのモータ１２が設けられている。そして
、このモータ１２は上記本体１１の側面にブラケット１
２ａを介してねじ止め固定されている。上記本体１１は
円筒状で、この前端部には仕切り板１３を介して円筒状
のケーシング１４がボルト１５によって固定されている
。

ケーシング１４は後部ケーシング１４ａと前部ケーシン
グ１４ｂとに２分割され、これらはロングボルト１６に
よって結合されている。さらに、上記ケーシング１４の
内部には円板状の２枚の板ばね１６ａ、１６ｂが設けら
れている。そして、後部に位置する板ばね１６ａは、そ
の外周縁が上記後部ケーシング１４ａと前部ケーシング
１４ｂとの間に介在され、前部に位置する板ばね１６ｂ
は、その外周縁が上記前部ケーシング１４ｂの前端面に
ボルト１７によって固定されている。したがって、板ば
ね１６ａと１６ｂは前後方向に離間しており、これら板
ばね１６ａ、１６ｂの中央部には貫通穴１８．１８が穿
設されている。また、板ばね１６ａ、１６ｂ間に位置す
る貫通穴１８．１８の開口縁には軸受１９の両端面がボ
ルト２０・・・によ、って固定され、この軸受１９には
′スピンドル２１が回転自在に軸支されている。そして
、このスピンドル２１の先端部には研磨工具２２が固定
され、基端部にはプーリ２３が固定されている。

プーリ２３は上記モータ１２の回転軸１２ａに嵌着され
たプーリ２４と対応する位置に設けられ、これらプーリ
２３．２４間にはベルト２５が掛け渡されている。そし
て、モータ１２の回転力はベルト２５を介してスピンド
ル２１に伝達され、このスピンドル２１から研磨工具２
２に伝達されるようになっている。

また、前記軸受１９の後端部には板ばね１６ａを介して
上記プーリ２３を囲繞する荷重伝達部材２６がボルト２
７によって固定されている。この荷重伝達部材２６の後
端面における中心部、すなわち上記スピンドル２１の軸
心２１ａと同一軸心上には上記仕切り板１３の挿通穴１
３ａを貫通して本体１１の内部に突出する接続部材２８
の一端部がねじ２９によって固定されている。さらに、
接続部材２８の他端部は本体１１の内部で、本体１１の
端板３０に固定された移動手段としての微小駆動素子３
１の前端部にねじ３２によって固定されている。そして
、この微小駆動素子３１の微小駆動力が接続部材２８お
よび荷重伝達部材２６を介して軸受１９に伝達され、さ
らに軸受１９からスピンドル２１を介して研磨工具２２
に伝達されるようになっている。さらに、上記接続部材
２８の長手力・向の中間部には検出手段としての歪ゲー
ジ３３が設けられ、この歪ゲージ３３は接続部材２８に
加わる荷重によって歪が生じたとき、抵抗値が変化し、
その抵抗値によって歪量を検出するようになっている。

また、上記微小駆動素子３１は圧電セラミックス等によ
って形成され、電圧の変化により微小移動する素子によ
り構成されている。したがって、上記歪ゲージ３３によ
り変化した抵抗値に従って、歪ゲージ３３の電圧が変化
する。そして、この変化した電圧と上記微小駆動素子３
１により研磨荷重を制御するようになっている。

さらに、上記歪ゲージ３３は第３図に示すように、研磨
面に対する研磨荷重を検出し、この検出信号を電気信号
として比較器３４に人力する。比較器３４にはあらかし
め設定した設定研磨荷重が電気信号として入力され、歪
ゲージ３３で検出された実際の研磨荷重（変動研磨荷重
）と設定研磨荷重により生じた電圧の電圧差が入力され
る。

制御回路３５は上記微小駆動素子３１に上記電圧差を０
に補正するように駆動させるようになっている。

次に、前述のように構成された研磨装置の作用について
説明する。モータ１２を駆動するとプーリ２４が回転し
、この回転力はベルト２５を介してプーリ２３に伝達す
る。プーリ２３の回転はスピンドル２１を介して研磨工
具２２に伝達し、研磨工具２２は高速回転する。研磨装
置本体１１を前進させて被研磨材の研磨面に研磨工具２
２を接触させて研磨する。このときの研磨荷重は歪ゲー
ジ３３によって検出され、検出信号は電気信号として比
較器３４に入力される。比較器３４にはあらかじめ設定
した設定研磨荷重が電気信号として入力され、歪ゲージ
３３で検出された実際の研磨荷重（変動研磨荷重）と設
定研磨荷重とを比較し、制御手段としての制御回路３５
には設定研磨荷重により供給される電圧と、実際の研磨
荷重により生じた電圧の電圧差が入力される。制御回路
３５は上記微小駆動素子３１に上記電圧差を０に補正す
るように駆動することにより、研磨工具２２は被研磨材
の研磨面に対して一様に研磨荷重を加えることができ、
研磨面の凹凸に左右されない被研磨材の研磨を実現する
ことができる。したがって、上記研磨工具２２の設定研
磨荷重を一定に維持することができる。

また、上記研磨工具２２は２枚の板ばね１６ａ。

１６ｂによって弾性的に支持されているので研磨面に沿
って移動する際に、研磨面が凸状の場合には研磨工具２
２の研磨荷重は増加し、上記微小移動素子３１は長手方
向に縮んで研磨荷重を減少させる。また、凹状の場合に
は研磨工具３１の研磨荷重は減少し上記微小移動素子３
１は長手方向に伸び、研磨荷重を増加させる。このよう
にして被研磨材の研磨面を一様に研磨することができる
。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その趣旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。たとえば
、研磨面に形成された凸部を研磨することにより消失さ
せたい場合には上記電気信号の極性を反転させることに
より凸面を小さくすることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、研磨中の研磨面
状態の研磨荷重を測定することにより、一定の研磨荷重
に維持して研磨することができる。

したがって、このような研磨装置によれば、研磨中の研
磨面の状態に即時に対応することができ、研磨面に左右
されない研磨が可能になる。

さらに、研磨面の細い凹凸が形成されていても、その凹
凸に対して研磨工具がリアルタイムで研磨荷重を制御す
ることができ、被研磨材の研磨面の急激な形状変化に対
しても−様な研磨を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は研磨装置の縦断側面図、第２図は研磨装置の正面図
、第３図は数値制御の研磨装置の制御回路図、第４図は
従来の数値制御の研磨装置の側面図である。 １１・・・本体、１２・・・モータ（駆動装置）２１・
・・スピンドル、２２・・・研磨工具、３１・・・微小
駆動素子（移動手段）、３３・・・歪ゲージ（検出手段
）、３５・・・制御回路（制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　本体と、この本体に設けられた軸受と、この軸受に回
   転自在に、かつ、軸方向に進退自在に支持されるスピン
   ドルと、このスピンドルを回転駆動する駆動手段と、上
   記スピンドルの軸方向の先端部に設けられ被研磨面を研
   磨する研磨工具と、上記スピンドルの軸方向の基端部に
   研磨工具の被研磨面に対する軸方向の研磨荷重を検出す
   る検出手段を介して設けられた軸方向の微小移動手段と
   、上記検出手段により検出された測定値によって上記研
   磨工具の研磨荷重を調節するように上記微小移動手段を
   制御する制御手段とを具備することを特徴とする研磨装
   置。