JPH06306B2 - 研摩装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は研摩装置に関し、特にレンズやモールド型等の
光学鏡面を有するワークの面形状の部分修正研摩に好適
な研摩装置に関する。

［従来の技術］ レンズ等のワーク（工作物）を設計の面形状に高精度に
加工し、滑らかな光学鏡面を得るには、研削加工等によ
り創成加工された面を均等研摩加工により仕上げ、形状
測定の後、その測定結果に基づいて部分的な形状誤差を
除去しつつ表面を研摩する部分修正研摩加工が必要とさ
れる。この部分修正研摩加工に用いられる従来装置を第
37図に示す。

本図において、１は回転するレンズ等のワーク、２は駆
動モータ３で回転するスピンドル４の先端に取付けられ
たフェルトであり、スピンドル４は玉軸受を介してブラ
ケット５に支持され、ブラケット５はワーク１の方向に
移動可能なスライド軸６に取付けられている。

従来装置では、以上の構成において、回転させたワーク
１に研摩材を塗布したフェルト２を押し当て、駆動モー
タ３でフェルト２を回転させて、ワーク１を部分修正研
摩していた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述のような従来装置では、スピンドル
４の支持に玉軸受を使用しているので、高精度の回転が
得られず、そのためフェルト２の振れ回り（回転ぶれ）
が大きくなつてワーク１の加工面に当る部分が広くな
り、微小範囲の部分研摩がしにくいという問題がある。

また、フェルト２のワーク１に当る部分が常に同じ位置
にあるので、フェルト２に塗布した研摩材が目づまりを
起こしてワーク１の研摩量が安定しないという問題があ
る。また、ツール（工具）としては上述のフェルトの他
に、ベークライト，鋳鉄が使用され、研摩材としては、
ねり状のダイヤモンド＋グリスやダイヤモンド＋油（ま
たは水）の混合物等が用いられているが、研摩材がいず
れも浮遊研粒のために研摩量が一定にとれず安定しない
という問題がある。

そこで、本発明は上述の従来の問題点に鑑み、微小部分
の修正研摩の研摩量が安定して、より高精度で良好な面
形状の研摩加工が得られる研摩装置を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、加工物を回転軸の
回りに回転させ、かつ該回転軸と直交する軸に対して所
定の旋回角度で旋回運動させる加工物駆動手段と、研摩
材付きのテープを押圧部材により前記加工面に押圧し前
記テープを前記押圧部材の先端に走行させるテープ供給
手段と、前記押圧部材を軸支し該押圧部材を軸方向に押
圧力を作用させる押圧手段と、前記軸支された押圧部材
を揺動させて前記テープをその走行方向と直角方向に繰
返し揺動させる揺動手段とを具備したことを特徴とす
る。

また、本発明は、好ましくは前記加工物の加工面の加工
量情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段からの前記
加工量情報に基づいて、前記加工物の旋回速度，前記テ
ープの走行速度および前記テープの揺動速度の少なくと
もいずれか１つを制御することで前記加工面の研摩量を
制御する研摩量制御手段とをさらに有することを特徴と
することができる。

［作用］ 回転すると同時に旋回する加工物の加工面と繰返し揺動
する押圧部材との間に研摩材付きのテープを供給走行
し、テープを押圧部材により加工物の加工面に繰返し揺
動させながら定圧で押付けるようにしたので、均一な新
しい研摩材が加工面に常に供給されて研摩量が極めて安
定し、これにより例えばレンズ等の光学鏡面を加工する
際の部分的な形状誤差を除去しつつ研摩する部分修正研
磨において加工精度を向上させることができ、特に部分
的に修正を行った際に生ずる加工面と非加工面との段差
を滑らかにして生じなくし、良好な加工面形状を得るこ
とができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

Ａ．研摩装置の全体構成 第１図および第２図に、本発明を適用した研摩装置の実
施例の全体構成を示す。正面の全体の装置外観を示す第
１図において、10は定盤、11は定盤上に固定し、水平に
回転可能な旋回テーブル、12は旋回テーブル11の上方に
固定した大径の歯車、13は歯車12と噛み合う小径の歯車
14を介して旋回テーブル11の回転が伝えられ、旋回テー
ブル11の回転角（以下、旋回角と称する）を読み取るエ
ンコーダ（角度検出器）、15はエンコーダ13を定盤10上
に固定するブラケットである。16は旋回テーブル11の旋
回角の原点を検出する原点スイッチ、17は原点スイッチ
16を定盤10上に固定する支柱である。

18は旋回テーブル11の回転歯車12に固定したワーク側の
ベース、19はベース18に固定したリニアガイドレール、
20はリニアガイドレール19に搭載されてリニアガイドレ
ール19上を摺動可能なスライダ、21はスライダ20上に取
付けたスピンドル、22はスピンドル21を介してスピンド
ル21の先端に装着されたワーク１を回転するワーク駆動
モータである。23はスライダ20を移動してワーク１の曲
率中心と旋回テーブル11の旋回中心とを一致させるため
のワーク送り用ハンドル、24はスライダ20の動きを止め
るロックねじである。

25は定盤10に固定した工具側のベース、26はベース25に
固定したリニアガイドレール、27はリニアガイドレール
26に搭載したスライダ、28はスライダ27を直進に水平方
向に摺動させる送りねじ、29は送りねじ28に取付けたハ
ンドル、30は送りねじ28をベース25上で支持している軸
受、31はスライダ27に固定した軸受箱、32は軸受箱31に
支持されて水平方向に摺動するエアースライド軸、33は
スライド軸32に加重をかけるおもり（錘）である。

おもり33は、スライド軸32の端部に突設したピン34に固
定されて、軸受箱31に取付けられた滑車35に巻回された
ワイヤ36の下端に取付けられ、自重によりスライド軸32
をワーク１の方向に定圧で押圧する作用をする。37はス
ライダ27の動きを止めるロックねじである。

38はスライド軸32の先端部分に装着され、ラップテープ
39をワーク１に押付ける先端球状の工具（以下、ノーズ
と称する）であり、そのラップテープ39のワーク側の片
側表面には研摩材が均一に塗布固着され、テープ39の移
動によりワーク１の表面に残った微小突起部分を均一な
研摩材で削り落して鏡面研摩する。40はラップテープ39
をワーク１とノーズ38間に供給する研摩材供給装置であ
り、テープ送り出しの供給リール41とテープ巻取りの巻
取リール42とを有する。

201は研摩材供給装置40をテープ供給方向と直角方向に
揺動させる揺動装置である。

次に、上方からの全体の装置外観を示す第２図におい
て、43は旋回テーブル11を旋回させる旋回テーブル駆動
モータ、44はスライダ20をスライドさせる送りねじであ
り、この送りねじ44にハンドル23が取付けられている。
45は送りねじ44を支持している軸受である。46はベース
25に取付けたスケール、47はスケール46の原点を検出す
る原点スイッチ、48はスライド軸32をスライドさせるス
ライド軸駆動モータ、49は軸受箱31に固定したモータブ
ラケット、50は送りねじ、51は送りねじ50に取付けたス
トッパである。

以上の構成において、ワーク１は種々のサイズのものが
あり、スピンドル21に着脱自由に取付けられるようにな
つている。作業開始時には、作業者（操作者）は本図の
右側のハンドル23を回してスケール46の値を読みなが
ら、スライダ20をワーク１のサイズに合った位置まで動
かし、ロックねじ24を締めてスライダ20の動きを固定す
る。

次に、作業者は本図の左側のハンドル29を回して研摩材
供給装置（テープ送り装置）40に取付けたノーズ38がワ
ーク１の近くにくるまでスライダ27をスライドさせ、ロ
ックねじ37でスライダ27を固定する。

次に、作業者がスタートボタン（図示しない）を押下げ
ると、駆動モータ48が起動して送りねじ50を回転させ、
スライド軸32をワーク１の方向にスライドさせる。この
時、軸受箱31を空気静圧軸受にすることにより、スライ
ド軸32の走り（動き）を高精度に制御できる。このよう
にして、スライド軸32に固定された研摩材供給装置40に
取付けたノーズ38をラップテープ39を間にはさんでワー
ク１に突き当てる。この時、ワーク１にラップテープ39
の研摩材塗布面が当る。また、スライド軸32にはおもり
33が作用するのでノーズ38はワーク１に定圧で押圧する
こととなる。

続いて、駆動モータ22を起動してワーク１を回転させ、
同時に後述の駆動モータによつてラップテープ39をノー
ズ38の先端の曲面に沿って略垂直上方向に緊張走行し、
ラップテープ39上の研摩材によりノーズ38の先端とワー
ク１が当っている部分の研摩が行われる。

この時、ラップテープ39で研摩する量はワーク１をノー
ズ38が加圧する力と、その加圧時間、ワーク１の回転
数、ラップテープ39の走行速度とラップテープ39に塗布
された研摩材の種類によって変化する。そのワーク１を
ノーズ38が加圧する力Ｆはおもり33の重量Ｗによって調
整できる。また、駆動モータ43の速度を変化させること
により、ワーク１のある角度にラップテープ39を介して
ノーズ38が接触している加圧時間Ｔを調整できる。

また、ワーク１を部分的に研摩するために、駆動モータ
43を駆動させて旋回テーブル11を、ワーク１の研摩した
い部分にノーズ38が当る位置（旋回角）まで比較的高速
で旋回させる。このときの旋回角はエンコーダ13で読み
取る。また、旋回テーブル11の軸受に、空気静圧軸受を
使用することにより高精度の回転制御が得られる。

Ｂ．揺動装置の構成 第32図は第１図における揺動装置201の一構成例を示
す。

同図において、202はＬ字型のブラケット、203aおよび2
03bは板ばね、204および205はプレートである。一対の
板ばね203a，203bは所定間隔あけて並べたプレート20
4，205の両端面にボルトにより固定されており、一方の
プレート204はブラケット202にボルトで固定されてい
る。

206は他方のプレート205の一端に取りつけたプランジャ
ーピン、207はブラケット202の側面にプランジャーピン
206とほぼ同一方向に取りつけられたモータ（揺動モー
タ）、208はモータ207のシャフトに取付けられた円筒カ
ムである。その円筒カム208のカム面208aにはプランジ
ャーピン206の先端が当接しており、モータ207により円
筒カム208を回転させることにより、プランジャーピン2
06を介してプレート205にラップテープ39の供給方向と
直角方向の往復動（すなわち揺動）を行なわせる。

以上の構成からなる揺動装置201のブラケット202はスラ
イド軸32の端面に固定され、またプレート205には研摩
材供給装置40のブラケット62がブラケットプレートと62
aを介して固定されている。ブラケット62の先端には研
摩工具であるノーズ38が取付けられている。すなわち、
これによりノーズ38を含む研摩材供給装置40は揺動装置
201により揺動可能にスライド軸32に取りつけられてい
ることとなる。

よって、モータ207により円筒カム208を回転させると、
カム面208aに当接したプランジャーピン206を介してプ
レート205が揺動運動を行なう結果、ノーズ38に本図の
矢印ｆの方向への揺動運動を行なわせることができる。

Ｃ．研摩材供給装置の構成 第３図〜第８図は、本発明を適用した研摩材供給装置40
の一実施例の構成を示し、第３図は正面図、第４図は右
側面図、第５図は平面図、第６図は第３図のA-A断面、
第７図は第３図のB-B断面および第８図は第３図のC-C断
面を示す。

第３図において、55〜60はガイドコロであり、供給リー
ル41から供給されるラップテープ39はガイドコロ55〜60
および回転駆動されるゴム輪61の順に巻回されて送ら
れ、最後に巻取リーム42で巻取られる。

ガイドコロ55,56,58,60はコロ軸55a,56a,58a,60aを介し
てブラケット62に回転自由に固定されているが、ガイド
コロ57はアーム63を介して支持軸64を中心に自重により
本図実線の位置から本図破線の位置まで移動可能に支持
されてあり、上下のストッパ65，66により上方と下方へ
の移動範囲を制限されている。

ラップテープ39が供給リール41にほとんど残り少なくな
ったり、ガイドコロ等からはずれたりすると、ラップテ
ープ39の張力が低下するのでガイドコロ57は自重により
ただちに降下し、マイクロスイッチ67はこのガイドコロ
57の降下を検出棒68を介して検出する。

69はラップテープ39に適切な張力を与えるテンションコ
ロであり、70はテンションコロ69を支持するテンション
アーム、71はテンションアーム70を引張る引張ばね、72
はテンションアーム70を回転自在に支持する支持軸、73
は引張ばね71のばね支持軸である。テンションアーム70
は引張ばね71に付勢されて、テンションコロ69をゴム輪
61に押し付け、テンションコロ69とゴム輪61間を走行す
るラップテープ39に適切な張力を与える。

74はラップテープ39がノーズ38からはずれるのを防止す
るスリーブであり、ラップテープ39はスリーブ74の内側
を通ってノーズ38の先端で反転し、再びスリーブ74の内
側を通ってガイドコロ59へ行く。75は巻取リール42に回
転力を伝えるベルトである。

次に、第４図において、76は巻取リール42とゴム輪61を
駆動するリール駆動モータ、77aと77bは駆動モータ76の
回転をプーリー軸78に伝える一対の傘歯車、79aと79bは
プーリー軸78の軸受であり、プーリー軸78に上述のゴム
輪61が固定されている。80は従動側のプーリー軸であ
り、ベルト75を介して原動側のプーリー軸78から駆動力
が伝達される。

81はプーリー軸80の軸受、82はプーリー軸80の止め輪、
83は巻取リール42の両側面に配設したスラストワッシ
ャ、84は巻取リール42の軸受、85は巻取リール42の押え
座金、86は圧縮ばね、87は圧縮ばね86を介して巻取リー
ル42をプーリー軸80に固定する押えねじである。

第５図において、88は供給リール42の支持軸であり、ブ
ラケット62に固定される。89〜93の部材は供給リール42
の着脱等に用いられるもので、89はスラストワッシャ、
90は軸受、91は押え座金、92は圧縮ばね、93は押えねじ
である。

第６図はアーム63の近傍の構造を示し、ここで94はガイ
ドコロ57のコロ軸57aに設けた軸受、95はガイドコロ57
のぬけ落ちを防止する止め輪であり、ガイドコロ57の周
面にはラップテープ39を案内する溝部（ガイド溝）57b
が形成されている。96はガイドコロ57を取付けたアーム
63を回転自由に支持する軸受であり、支持軸64に取付け
られて、止め輪97によりぬけ止めされている。

第７図はテンションアーム70の近傍の構造を示し、ここ
で98は支持軸72に取付けた止め輪、99はテンションアー
ム70に取付けた圧縮ばね、100は圧縮ばね99の止め輪、1
01はテンションコロ69の止め輪、102はテンションコロ6
9の止めピン、103はストッパ軸である。

また、第８図はガイドコロ60の近傍の構造を示す。ここ
で104はガイドコロ60の軸受、105は止め輪であり、ガイ
ドコロ60はコロ軸60aによりブラケット62に回転自由に
固定される。ガイドコロ60の周面にはラップテープ39を
案内する溝部（ガイド溝）60bが形成されている。第３
図に示す他の固定のガイドコロ55,56,58,59も第８図の
ガイドコロ60とほぼ同様の構造をしている。

第１図および第32図に示すように、研摩材供給装置（テ
ープ送り装置）40は、そのブラケット62が揺動装置201
を介してスライド軸32に取付けられ、スライド軸32のス
ライドによりノーズ38と一体に動く。第３図および第４
図に示すように供給リール42に巻かれていたラップテー
プ39はガイドコロ55,56,57,58、ノーズ38の先端部、ガ
イドコロ59,60の順で通り、プーリー軸78に取付けられ
たゴム輪61とテンションコロ69にはさまれ、回転する巻
取リール14に巻かれていく。

このとき、プーリー軸78は歯車77a,78bを介して駆動モ
ータ76により回転し、ゴム輪61を回転させる。駆動モー
タ76の回転数は任意に変えることができ、これによりラ
ップテープ39の走行速度を可変にできる。

プーリー軸78が回転すると、ベルト75を介してプーリー
軸80が回転し、回転したプーリー軸80がスラストワッシ
ャ83の摩擦力によって巻取リール41を回転させる。スラ
ストワッシャ83の摩擦力は押えねじ87の位置により調整
でき、押えねじ87によりたわませた圧縮ばね80の付勢力
によりスラストワッシャ83の摩擦力を生じさせている。

巻取リール41に巻取られたラップテープ39はしだいに巻
取径を増し、巻取速度が早くなってゴム輪61で走行させ
ているテープ速度よりも早くなってしまうので、プーリ
ー軸80と巻取リール41とがスラストワッシャ83を介して
滑るようにしてあり、これによりラップテープ39の走行
速度を常に一定に保つように構成してある。また、テン
ションコロ69のゴム輪61に押付ける力は引張ばね71によ
って行われ、その押付ける力はテンションアーム70の引
張ばね71を引っかける穴位置を変えることにより変えら
れる。

ノーズ38には後述のようにラップテープ39がはずれない
様にテープ案内溝が切ってあり、そのノーズ38の先端部
の形状はワーク１の微小部分の研摩が可能なように球状
に加工してあって、ワーク１と点で当るようになってい
る。また、ノーズ38の外周には円筒状のスリーブ74が嵌
着されており、ラップテープ39はスリーブ74とノーズ38
の上下の溝間を通って送られるのでラップテープ39はノ
ーズ38からはずれない。

また、ガイドコロ57はアーム63に取付けられていて、ラ
ップテープ39の張力により支えられている。供給リール
42に巻かれていたラップテープ39は上述のように巻取リ
ール41によって巻取られて行き、最後にラップテープ39
が供給リール42からはずれてラップテープ39の張力が低
下するので、ガイドコロ57が支え切れなくなり、ガイド
コロ57が下端方向へ下がる。ガイドコロ57が下がるとた
だちにマイクロスイッチ67が作動し、駆動モータ76が停
止してラップテープ39の走行を止める。

一方、供給リール42は第５図に示すように、スラストワ
ッシャ89の摩擦力によりブレーキがかけられ、ラップテ
ープ39に張力を与えている。スラストワッシャ89の摩擦
力は押えねじ93を調整して圧縮ばね92をたわませ、その
ばね力により与えられる。

研摩材供給装置40を長期間保管する時に、テンションコ
ロ69をゴム輪61に押えつけたままにしておくと、ゴム輪
61が変形して加工時にラップテープ39の走行が不安定に
なるので、ブラケット62に開けた穴にストッパ軸103を
入れてテンションコロ69を固定し、テンションコロ69が
ゴム輪61と離れるようにしている（第７図参照）。

Ｄ．ノーズ（加工工具）の構成 第９図〜第18図は、本発明実施例のノーズ38の構成例を
示す。

第９図は研摩加工時のノーズ38部分の縦断面、第10図は
第９図のX-X断面、第11図はノーズ38のみの縦断面、第1
2図はその右側面を示す。第９図〜第12図において、38a
はラップテープ39の走行方向に沿って成形したノーズ38
のテープ案内溝、38bはノーズ38の先端部の球状部分
（凸状曲面）である。

また、ノーズ38の溝部38aの位置で、溝部38aを覆う円筒
形のスリーブ74が嵌着されている。ラップテープ39はガ
イドコロ58に案内されてノーズ38の下側の溝部38aとス
リーブ74の間に入り、ノーズ38の露出した球状先端38b
を通ってノーズ38の上側の溝部38aとスリーブ74の間に
再び入り、ガイドコロ59に導かれる。このように、スリ
ーブ74が溝部38aを覆っているので、ラップテープ39は
正確に案内されてはずれることがない。また、ノーズ38
の先端部分38bは球状なので、ワーク１と点で当り、ワ
ーク１の微小部分の研摩が可能となる。

ノーズ38の先端形状は、正しい加工位置へ圧力を作用さ
せる為に高い形状精度が要求されるが、特に本発明実施
例では高精度の真球度が要求される。しかし、第９図〜
第12図に示すような一体形状のノーズ38では先端部38b
の球面の加工が難しく、高精度の球面を得にくい。

第13図〜第18図は、ノーズ38の先端部分に別体の鋼球10
6を取付けて高精度の球面を得るようにした実施例を示
す。鋼球106は要求される高い真球度のものが容易に手
に入り、例えば市販の鋼球（例えばベアリング球）も用
いることができる。

この鋼球106を接着剤等によりノーズ本体38cの先端に固
着して取付け、ノーズ本体38と鋼球106の上面と下面に
テープ案内溝106aを形成する。ワーク１の加工量が多い
場合には第13図〜第16図の実施例に示すように比較的大
径の鋼球106を用いて研摩量を多くし、小径ワークの如
き加工量が少ない場合には第17図・第18図に示すように
比較的小径の鋼球106を用いると良い。

Ｅ．加工原理 第19図〜第21図は本発明実施例の加工原理を示す。第19
図に示すように、ラップテープ39の研摩材が塗布された
面をワーク１側にして、ワーク１の研摩したい部分にノ
ーズ38の先端をラップテープ39にはさんで押し当て、ワ
ーク１を矢印時計方向に回転し、ラップテープ39を上方
向に走行すると、そのノーズ38が当つたワーク１の部分
が研摩される。

ラップテープ39上の研摩材は均一に塗布できるので、従
来の浮遊研粒のような問題は生ぜず、研摩量を一定にす
ることができる。また、ラップテープ39の走行により研
摩中はワーク１に対して常に新しい研摩材が供給される
ので、研摩材の目づまりは生ぜず、常に理想的な切れ刃
により加工面が研摩されるので研摩量が安定化し、高精
度な鏡面仕上げが得られる。

また、工具（ノーズ）38自体は回転させないので、工具
の回転ぶれによる問題は生ぜず、かつノーズ38の先端を
真球面にしたので、ワーク１にノーズ38が点で当り、極
めて微小範囲の部分研摩を高精度にできる。さらに、ノ
ーズ38をワーク１に押し当てる定圧力はおもり33によっ
て調整されるので、最適な加工圧でワーク１を研摩する
ことができ、加工量を安定化できる。

ここで、ラップテープ39により研摩される研摩量は、上
述のように、ワーク１の回転数とラップテープ39の走行
速度、ラップテープ39に塗布された研摩材の種類および
ノーズ38のワーク１に押し当てる加圧力と加圧時間で定
まる。

従って、第20図に示すように、ワーク１が速度Ｖ₂で等
速回転され、ラップテープ39が速度Ｖ₁で等速走行し、
ノーズ38のワーク１に押当てる加圧力Ｆがおもり33によ
り一定圧に調整され、ラップテープ20の研摩材の種類が
一定であるとすれば、ノーズ38がワーク１に押し当てる
加圧時間を調整制御することにより、研摩される量を適
切に制御して高精度の鏡面研摩を得ることができること
がわかる。

だが、ワーク１上の微小突起部分107は一般に大小さま
ざまであり、その位置も第21図に示すようにばらついて
いるので、実際には研摩する突起部分107の位置と大き
さを予め測定し、その測定した位置にワーク１を移動し
てノーズ38を押し当て、突起107の大きさに応じてその
押し当てる加圧時間を増減する必要がある。

このワーク１の移動は旋回テーブル11の旋回角度を駆動
モータ43で制御することにより達成され、加圧時間は旋
回テーブル11の旋回速度を可変制御することにより達成
される。また、上述の加工量と旋回速度は逆比例の関係
にあることが実験によつても確認されている。

また、揺動装置201によりラップテープ39をワーク１の
加工面に揺動接触させて研摩加工を行なうと、その加工
時にワーク１の加工面に生ずる微小な段差の傾斜を滑ら
かにすることができるので、良好な加工面形状を得るこ
とができる。

例えば、前述した加工原理によると、ラップテープ39を
揺動させない場合は第33図(A)に示すように、ワーク１
の加工面の加工部分ｍには段差ｈ生じ、その境界部の傾
斜Ｓは急になっている。ところが、ラップテープ39を揺
動させつつ、接触させて研摩加工を行なうと、同図(B)
に示すように境界部の傾斜Ｓ′はゆるくなり、加工面
ｍ′と非加工面Ｐとが滑らかにつながり、良好な面形状
を示す。

本発明による上述の作用を実際の加工例を用いてさらに
詳しく説明する。第34図(A)，(B)は研摩加工を行なった
ワーク１の加工面の干渉縞を示す。同図(A)，(B)は第35
図に示す断面形状のワーク１の球面部を第１表に示す条
件で、第36図のように加工した場合の球面部の干渉縞の
写真を模写した図である。

本実施例の揺動装置201を使用せずに研摩加工したワー
ク１ａの干渉縞写真の模写図である第34図(A)では、加
工部(m)非加工部分(P)との境界がはっきしており傾斜
(S)が急であることがわかる。一方、揺動装置201を使用
して研摩加工したワーク１ｂの干渉縞写真の模写図であ
る第34図(B)では、加工部分(m)と非加工部分(P)との境
界(S'）がはっきりせず、加工面と非加工面とが滑らか
に連続していることがわかる。尚、第34(A)，(B)におけ
るワーク１の段差ｈは約0.02μm程度である。

Ｆ．制御装置の構成 第22図は本発明実施例の制御系の回路構成例を示す。本
図において、110は制御用コンピュータであり、メモリ1
11に予め格納した第23図に示すような制御手順に従っ
て、本発明に係る加工制御を司る。

112はワーク１を回転する駆動モータ22を駆動制御する
ワーク軸モータドライバ（駆動回路）、113はラップテ
ープ39を送る駆動モータ76を駆動制御するテープ送りモ
ータドライバ、114はノーズ38をスライド軸32を介して
送る駆動モータ48を駆動制御するノーズ送りモータドラ
イバ、221は揺動モータ207を駆動制御する揺動モータド
ライバであり、これらのモータドライバ112〜114および
221は制御コンピュータ110の指令信号（制御信号）に応
じて対応するモータの回転を制御する。

115は旋回テーブル11の旋回角を検知するエンコーダ13
からの出力を入力して、旋回軸角度データを制御用コン
ピュータ110に送出する旋回軸角度検出器、211は後述の
第24図の非接触測定器121の出力を入力する測定器入力
インタフェースである。116は旋回テーブル11を回転
（旋回）させる駆動モータ43を駆動制御する旋回軸モー
タドライバである。

117はメインコンピュータ118から供給される後述のよう
な加工プログラムを入力する加工プログラム入力部であ
り、加工プログラムは旋回テーブル11の旋回角度と旋回
速度の組合せデータから成る。119はフロッピーディス
ク(FD)120を駆動制御するFDドライバである。

次に、第23図のフローチャートを参照して、本発明実施
例の制御動作例を説明する。

まず、ワーク１を部分修正する前に、制御コンピュータ
110を修正用プログラム（加工プログラム）を加工プロ
グラム入力部117から入力し、メモリ111の所定領域に格
納する（ステップS1）。

次に、作業者はハンドル29を回してワーク１の曲率中心
を旋回テーブル11の旋回中心に合致させるが、この合致
を制御コンピュータ110が確認したら（ステップS2）、
次に制御コンピュータ110はメモリ111に記憶した修正用
プログラムに基づいて旋回軸モータドライバ116に指令
を出して駆動モータ43を作動させ、ワーク１の修正部分
まで旋回テーブル11を旋回させる（ステップS3）。

続いて制御用コンピュータ110はワーク軸モータドライ
バ112に指令を出して駆動モータ22を作動させ、ワーク
１を回転させるとともに、またテープ送りモータドライ
バ113に指令を出して駆動モータ76を作動させ、ラップ
テープ39を走行させ、また揺動モータードライバ221に
指令を出して揺動モータ207を作動させる（ステップS
4）。

次に、制御用コンピュータ110はノーズ送りモータドラ
イバ114に指令を出して駆動モータ48を作動させ、ノー
ズ38をワーク１にラップテープ39を間にはさんだ状態で
突き当て停止する（ステップS5）。

続いて、制御用コンピュータ110はメモリ111に記憶され
た修正用プログラムに基づいて旋回軸モータドライバ11
6に旋回速度指令を与えてモータ43を作動し、エンコー
ダ13から旋回角度データを旋回角度検出器115を介して
入力する（ステップS6）。

続いて、制御用コンピュータ110はメモリ111に記憶され
た修正用プログラムに基づいて、検出旋回角度に対応し
た旋回速度を旋回軸モータドライバ116に出力し、モー
タ43の旋回速度を制御する（ステップS7）。

上述のステップS6,S7の制御動作を、エンコーダ13の検
出値が修正用プログラムに記憶された所定の終了角度に
達するまで順次繰り返し、エンコーダ13で検出された検
出旋回角度が上述の所定の終了角度に到達したら（ステ
ップS8）、制御用コンピュータ110はノーズ送りモータ
ドライバ114に指令を出して駆動モータ48を作動して、
ラップテープ39をワーク１から離し（ステップS9），ワ
ーク軸モータドライバ112とテープ送りモータドライバ1
13と揺動モータドライバ221とに指令を出して駆動モー
タ22,207および76を停止させ、ひとつの部分の修正研摩
を終了する（ステップS10）。

修正プログラムのデータの全てが完了しないとき、すな
わちワーク１の他の部分も修正研摩するときには、上述
のステップS3に戻り、ステップS3からS10までの処理を
修正プログラムが完了するまで繰り返す（ステップS1
1）。

Ｇ．加工量測定手段の構成 第１図に示した本発明実施例装置に非接触測定器を設け
ることにより、研摩加工の加工前後の加工量測定手段
（装置）としても簡単に使用（共用）できることは第24
図に示す。

第24図において、121は非接触測定器であり、非接触電
気マイクロメータ，レーザ測距計，光学スケール等の一
般的な非接触型の測定器を用いることができる。この非
接触測定器121の取付位置は、ノーズ38と一体に変位す
るスライド軸32の変位が測定できる位置であればどこで
でも良く、例えば本図のようにスライド軸32の後方に配
置される。122は非接触測定器121を取付位置に固定する
位置調整可能なスタンド、123は非接触測定器121の出力
信号を増幅して表示することの可能な測定メータであ
る。

非接触測定器121の測定データは増幅処理された後、デ
ジタル信号に変換され、第22図の制御用コンピュータ11
0に送られて処理される。その他の構成部分は第１図の
実施例と同様なので、その詳細な説明は省略する。

以上の構成において、ワーク（加工物）１の加工面にラ
ップテープ（テープ状研摩部材）39を押圧して研削・研
摩する上述のノーズ（押当部材）38から、そのラップテ
ープ39を取り外し、ノーズ38を加工量測定手段の測定子
としてワーク１に直接接触させる。

ノーズ38をワーク１に直接接触させた後、旋回テーブル
11の旋回角を原点位置にセットし、軸受箱31をロックね
じ37で固定し、旋回テーブル11を回転する。

このように、ノーズ38をワーク１に直接接触させた後、
ワーク１を旋回させれば、ノーズ38はおもり33の押圧力
によりスライド軸32を介して一定圧でワーク１に接触し
ているので、第25図に示すように、ワーク１の表面の形
状および微細な凹凸に追従して変位し、ノーズ38が取付
けられているスライド軸32も同時にノーズ38と一体に変
位する。

このスライド軸32の変位を非接触測定器121で所定ピッ
チで測定し、制御用コンピュータ110へ出力する。制御
用コンピュータ110はその測定器121の測定データとエン
コーダ13から得られる旋回テーブル11の旋回角度データ
とをメモリ111に一旦記憶した後、ワーク１の設計デー
タ（理想値）との差（誤差）を求めて修正加工量とその
加工位置からなる修正データを作成する。

特に、本実施例では、スライド軸32が軸受箱31の空気軸
受に支持され、おもり33により適切な一定の接触圧が与
えられ、かつノーズ38の先端が点接触の球状に形成され
ているので、極めて追従性が良く、ワーク１の表面の微
細な凹凸変化も非接触測定器121により、例えば5／100
〜2／100μｍの単位で極めて精密に測定することができ
る。

また、このように、本実施例では、工具である押圧部材
を測定子としても共用できるので、高価な専用測定装置
を用いる必要がなくなり、またワーク１のセット調整に
よる問題（セッティングずれ）が生じない利点があり、
かつ測定後、ただちに修正研削・研摩加工が行えるので
加工処理の大幅な短縮となる。さらに、測定から修正加
工まで全自動化が可能になるので操作作業が大幅に減少
し、製造コストダウンが達成できる。

Ｈ．加工データ作成手段の構成 第26図は第１図に示すような部分修正研摩装置に供され
る加工データ（修正用プログラム）を作成する加工デー
タ作成手段の構成例を示す。本図において、131は測定
データと後述の理想曲線（データ）とから誤差曲線（デ
ータ）を出力する測定器、132はその理想曲線を測定器1
31に与えるフロッピーディスク(FD)である。

133は測定器131からの誤差曲線と後述の切削量曲線（デ
ータ）とから加工データを出力する自動プログラマ、13
4はその切削量曲線を自動プログラマ133に与えるフロッ
ピーディスク、135は自動プログラマ133から得られる加
工データを修正用プログラムとして入力し、部分修正研
摩加工を行う第１図に示すような加工機である。

測定器131は例えば第24図の非接触電気マイクロメータ1
21の如き変位測定手段と、第22図の制御用コンピュータ
またはメインコンピュータ118の如き演算制御手段等か
らなり、第22図のメモリ111の如き記憶手段に予め格納
された第29図に示すような処理手順に従って、第27図
(A)に示すような旋回角θとワーク１の球面からの偏差
で示されるワーク１の測定値と、フロッピーディスク13
2に記憶されている理想曲線（設計曲線）との偏差γと
から、第27図(B)に示すようなγ−θ方式で表わした誤
差曲線を演算出力する。

自動プログラマ133は例えば第22図のメインコンピュー
タ118の如き演算制御手段等からなり、測定器131から供
給される第27図(B)に示すような誤差曲線と、フロッピ
ーディスク134に記憶されている第27図(C)に示すような
切削量曲線とから、第30図に示すような処理手順に従っ
て第27図(D)に示すような処理手順に従って第２７図(D)
に示すような加工データを出力する。

第27図(C)は、旋回テーブル11を一定速度で旋回させた
時の旋回角θと切削量との関係を表わす切削量曲線を示
す。旋回角θが零（原点）に近い時には、ノーズ38は回
転するワーク１の中心近傍に位置し、旋回角θが増大す
るにつれて、ノーズ38はワーク１の外週方向に向って相
対的に移動するので、回転するワーク１の周速度は中心
ほど低下し、旋回速度が一定ならば、旋回角θの増大に
応じて加工量が減少することを第27図(C)は示してい
る。また、切削量は旋回速度が速くなれば少なくなり、
遅くなれば多くなるので、第27図(C)の破線の曲線で示
すように、切削量は旋回速度に反比例する関係となる。

そのため自動プログラマ133では誤差曲線と切削量曲線
とを所定のピッチで（同一旋回角で）比較し、部分修正
加工時の各旋回角度に対する旋回速度を算出する。例え
ば、ある旋回角θ_ｉにおいて、誤差が５μｍ、一定旋回
速度Ｖ₀での切削量が１μｍであるとすると、加工時の
旋回速度ＶはＶ₀／５となる。また、実際の修正加工部
分はワーク１上にランダムに散乱していると考えられる
ので、加工機135に与えられる加工データは第28図に示
すように、ある旋回角度間を算出した旋回速度で旋回す
る旨を指示する内容となる。

加工機135は加工データを修正用プログラムとして入力
し、第31図に示すような制御手順、または上述した第23
図に示すような制御手順に従って、ワーク１の部分修正
研摩加工を実行する。

次に、第29図のフローチャートを参照して上述の測定器
131の動作例を詳述する。

上述の第24図に示すように、非接触測定器（例えば、非
接触電気マイクロメータ）121をスライド軸32の後方に
配置し、ワーク１をスピンドル21に取付けて、ハンドル
29の操作によりワーク１の曲率中心と旋回テーブル11の
旋回中心とを合致させ、ノーズ38からラップテープ39を
取除いてハンドル29の操作によりノーズ38をワーク１に
近づけて軸受箱31をロックナット37で固定する。また、
おもり33は適切な接触圧となるものが選択される。

操作者は以上の準備作業が完了したら、図示しない操作
卓上の測定開始ボタンを押し下げる。このボタンの押し
下げにより、第29図の制御手順が開示される。

まず、測定開始指示に応じて、制御用コンピュータ110
は旋回軸モータドライバ116を介して駆動モータ43を起
動し、旋回テーブル11の旋回角を原点０°にする。この
原点位置は原点スイッチ16（第１図参照）により検出さ
れる（ステップS21）。

次いで、制御用コンピュータ110はノーズ送りモータド
ライバ114を介して駆動モータ48を起動し、スライド軸3
2を前進してノーズ（以下、接触子と称する）38とワー
ク１とを直接接触させる（ステップS22）。

続いて、制御用コンピュータ110はスライド軸32の現在
位置を零にセットし（ステップS23）、旋回軸モータド
ライバ116に駆動信号を出力して旋回テーブル11および
そのテーブルの歯車12を一定速度で回転しながら（ステ
ップS24）、一定ピッチ角度（旋回角度）毎にスライド
軸32の位置を非接触測定器121から入力して、メモリ111
に順次記憶し（ステップS25）、これらのステップS24お
よびS25の処理を旋回テーブル11の終了角度になるまで
繰り返す（ステップS26）。旋回テーブル111の旋回角は
エンコーダ13で検知される。

これにより、メモリ111には第27図(A)に示すような測定
値曲線のデータが格納される。

検出旋回角度が旋回テーブル111の所定終了角度に達し
たら制御用コンピュータ110はノーズ送りモータドライ
バ114に指令信号を出力して駆動モータ48に逆回転さ
せ、これによりスライド軸32を後退させて接触子38をワ
ーク１から離し（ステップS27）、続いてメモリ111に格
納した上述の測定データD1からフロッピーディスク132
の理想曲線（理想値データ）D2を減算した値（D1−D2）
を誤差値γ（θ）とする計算を旋回角θのピッチ角度毎
に行い（ステップS28）、その計算結果を誤差曲線（デ
ータ）として順次フロッピーディスク112に書き込む
（ステップS29）。

次に、第30図のフローチャートを参照して上述の自動プ
ログラマ133の動作例を詳述する。

まず、制御用コンピュータ110（またはメインコンピュ
ータ118）は、FDドライバ119を介してフロッピーディス
ク112から誤差曲線（測定データ）を読み込み、メモリ1
11に格納する。また、フロッピーディスク113から切削
量曲線（切削量データ）を読み込み、メモリ111に格納
する（ステップS31）。

次に、上述の切削量データ（切削量曲線）と測定データ
（誤差曲線）とから旋回角度毎の切削時間を算出し（ス
テップS32）、算出した切削時間の逆数から該当旋回角
度毎の旋回速度を計算し（ステップS33）、その計算結
果を加工データとしてフロッピーディスク120に記憶す
る（ステップS34）。

第31は上述の加工機135の動作例を示すが、上述の第23
図の制御手順とほぼ同様なのでその詳細な説明は省略す
る。

なお、上述の本発明実施例では、ワーク１の加工面の突
出部分を研削・研摩により取除く場合に、第20図に示す
ように、ラップテープ39の速度Ｖ₁を一定にして研摩量
（研削量）に反比例してワーク１の速度（本例では旋回
速度）Ｖ₂を制御しているが、本発明はこれに限定され
ず、例えばワーク１の速度Ｖ₂の方を一定にしてラップ
テープ39の速度Ｖ₁を研摩量（研削量）に比例して制御
するようにしてもよく、またその両方の制御を組み合せ
てもよい。

Ｉ．加工手段の構成 研摩材供給装置を備えた研摩装置の工具に加工物方向の
加工圧力を作用せる手段としては、本発明実施例ではお
もり33を用い、第１図および第２図に示すように、研摩
材供給装置40を取付けたスライド軸32を軸受箱31の静圧
空気軸受により静圧支持し、かつスライド軸32に一端を
接続したワイヤ36を介しておもり33の自重によりノーズ
（工具）38に一定の加圧力を作用させるようにしてい
る。

このように、おもり33で加工圧を作用させているので、
スライド軸32の移動に伴う加工圧力の変化がない。ま
た、スライド軸32を静圧支持しているので、極く滑らか
にノーズ38がワーク１の研摩面の形状にトレースする。
また、ラップテープ39のワーク１への押圧力が常に一定
であるので、安定した研摩が行える。

さらに、第24図に示すように、研摩量測定手段として用
いる場合にも、加圧手段による上述と同様な理由によ
り、極めて高精度な測定データが得られる。

なお、本発明は研摩装置にも適用できるのは勿論であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、回転する加工物
加工面と揺動する研摩工具との間に研摩材付テープを供
給走行し、テープを研摩工具により加工物加工面に揺動
させながら定圧で押し付けるようにしたので、均一な新
しい研摩材が常に供給されて研摩量が極めて安定し、こ
れにより、例えば光学鏡面を加工する際の部分的な形状
誤差を除去しつつ研摩する部分修正研摩において加工精
度を向上させることができ、また、部分的に修正を行な
った際に生ずる加工面と非加工面との段差を滑らかに
し、良好な加工面形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用した研摩装置の全体の構成例を示
す正面図、 第２図はその平面図、 第３図は第１図の研摩材供給装置の全体の構成例を示す
正面図、 第４図はその右側面図、 第５図はその正面図、 第６図は第３図のA-A切断線に沿う断面図、 第７図は第３図のB-B切断線に沿う断面図、 第８図は第３図のC-C切断線に沿う断面図、 第９図は第１図のノーズ（研摩工具）の部分の構成例を
示す縦断面図、 第10図は第９図のX-X切断線に沿う横断面図、 第11図は第９図のノーズのみの構成を示す縦断面図、 第12図は第11図のノーズの右側面図、 第13図はノーズの他の実施例を示す縦断面図、 第14図は第13図のノーズの右側面図、 第15図はノーズの変形例を示す縦断面図、 第16図は第15図のノーズの右側面図、 第17図はノーズのさらに他の変形例を示す縦断面図、 第18図は第17図のノーズの右側面図、 第19図は本発明実施例の加工原理を示す要部斜視図、 第20図は本発明実施例の加工原理を示す模式図、 第21図は第19図のY-Y切断線に沿う断面図、 第22図は本発明実施例の制御系の回路構成例を示すブロ
ック図、 第23図は本発明実施例の加工時の制御動作例を示すフロ
ーチャート、 第24図は研摩装置を研摩量測定手段として共用する場合
の本発明実施例の構成を示す正面図、 第25図は第24図の測定時のノーズ部分を示す水平方向の
断面図、 第26図は加工データ作成システムの本発明実施例の構成
を示すブロック図、 第27図(A)〜(D)は第26図の実施例における出力データの
特性を示す線図、 第28図は第26図の加工データの具体例を示す説明図、 第29図は第26図の測定器の動作例を示すフローチャー
ト、 第30図は第26図の自動プログラマの動作例を示すフロー
チャート、 第31図は第26図の加工機の動作例を示すフローチャー
ト、 第32図は第１図の揺動装置の構成を示す平面図、 第33図は揺動装置を用いた加工の作用を示す説明図、 第34図は加工面の干渉縞を示す干渉計の写真を模写した
図、 第35図は揺動装置の加工例を示すためのワークの形状を
示す断面図、 第36図は第35図のワークの加工範囲を説明するための断
面図、 第37図は従来装置の構成を示す要部正面図である。 １…ワーク、 11…旋回テーブル、 13…エンコーダ、 16…原点スイッチ、 20…スライダ、 21…スピンドル、 22…ワーク駆動モータ、 23…ハンドル、 24…ロックねじ、 27…スライダ、 28…送りねじ、 29…ハンドル、 30…軸受箱、 32…スライド軸、 33…おもり、 37…ロックねじ、 38…ノーズ（接触子）、 39…ラップテープ、 40…研摩材供給装置、 41…供給リール、 42…巻取リール、 43…旋回テーブル駆動モータ、 46…スケール、 47…原点スイッチ、 48…スライド軸駆動モータ、 55〜60…ガイドコロ、 61…ゴム輪、 63…アーム、 67…マイクロスイッチ、 69…テンションコロ、 70…テンションアーム、 76…リール駆動モータ、 83…スラストワッシャ、 89…スラストワッシャ、 106…鋼球、 110…制御用コンピュータ、 111…メモリ、 112〜114，116…モータドライバ、 117…加工プログラム入力部、 121…非接触測定器、 131…測定器、 133…自動プログラマ、 135…加工機、 201…揺動装置、 207…揺動モータ、 221…揺動モータドライバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 三樹男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 大河 眞吉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−213957（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工物を回転軸の回りに回転させ、かつ該
   回転軸と直交する軸に対して所定の旋回角度で旋回運動
   させる加工物駆動手段と、 研摩材付きのテープを押圧部材により前記加工面に押圧
   し前記テープを前記押圧部材の先端に走行させるテープ
   供給手段と、 前記押圧部材を軸支し該押圧部材を軸方向に押圧力を作
   用させる押圧手段と、 前記軸支された押圧部材を揺動させて前記テープをその
   走行方向と直角方向に繰返し揺動させる揺動手段とを具
   備したことを特徴とする研摩装置。
2. 【請求項２】前記加工物の加工面の加工量情報を記憶す
   る記憶手段と、 前記記憶手段からの前記加工量情報に基づいて、前記加
   工物の旋回速度，前記テープの走行速度および前記テー
   プの揺動速度の少なくともいずれか１つを制御すること
   で前記加工面の研摩量を制御する研摩量制御手段とをさ
   らに有することを特徴とする請求項１に記載の研摩装
   置。