JPH10146748A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 あらゆる非球面形状の工作物を研磨加工で
き、工具の形状・摩耗管理が比較的容易で、工具軸と工
作物の幾何学的位置関係の管理が容易で、研磨量の設定
管理が容易な研磨装置を提供する。 【解決手段】 工作物１２を直交するＸ軸，Ｙ軸スライ
ドテーブル上に設置固定し、図示しないＮＣ制御装置に
よって加工データを呼び出し、加工開始する。所望の加
工開始点に達したら、ポリッシャ１１を回転させ、Ｚ軸
スライドテーブル３を下降してポリッシャ１１を工作物
１２の面に接触させる。ここで、研磨工具部５を有する
Ｚ軸スライドテーブル３は、バランスウェイトとワイヤ
１３によって重力補償され、空気圧シリンダ６によって
一定圧で下方に押圧され、定圧制御により研磨する。加
工中の押圧力は、荷重検出手段７によって検出し、図示
しない圧力制御部にフィードバック信号を戻し、空気圧
シリンダの空気圧を圧力制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置、より詳
細には、非球面形状（任意方向に非球面式が複合）をな
す自由曲面を有する工作物の研磨加工装置に係り、例え
ば、 ・トライボロジー分野における摩耗試験機などの試験機
や圧力計測器、 ・ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＴにおける、三次元入力装置お
よび出力装置、 ・リバースエンジニアリングにおける高精度ＣＭＭ（三
次元座標測定機）、 等に応用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】自由曲面の研磨装置を、加工点における
法線方向と加圧方向の一致の観点からみると、特開昭６
１−２６５２５７号公報にみるように、定圧でポリッシ
ャを押圧して、平形ポリッシャの軸心を加工面の法線方
向に一致させて、あらやる自由曲面の研磨を可能にした
もの、特開平２−１３１８５１号公報にみるように、球
形ポリッシャの加工点における法線方向と加圧方向を一
致させて、曲面の研磨を可能にしたもの、特開平６−１
２６６０７号公報にみるように、加工点における法線方
向と加圧方向を一致させ、研磨ヘッドを揺動して工具軸
線を加工物接線で平行にして、加工能率を向上したもの
等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−２６５２
５７号公報の発明においては、定圧でポリッシャを押圧
して、平形ポリッシャの軸心を加工面の法線方向に一致
させているが、平形ポリッシャを用いているため、 ・軸心は周速０となり、ポリッシャの軸心部（回転中
心）では研磨加工できない、 ・曲面半径が小さい時は工具径を大きくできず、工具径
の選定が困難である、 ・面当たりのため、工具面と工作物の平行度管理、工具
管理が困難である、などの欠点があった。

【０００４】特開平２−１３１８５１号公報の発明にお
いては、球形ポリッシャの加工点における法線方向と加
圧方向を一致させるが、定圧機構と研磨工具との支持板
が回転中心を有するため、 ・球面加工や円形部品しか加工できず、非球面の加工が
困難である、 などの欠点があった。

【０００５】特開平６−１２６６０７号公報の発明にお
いては、加工点における法線方向と加圧方向を一致さ
せ、研磨ヘッドを揺動して工具軸線を加工物接線で平行
にするが、・工具加工点の揺動軌跡が球面（円形）の工
作物しか加工できない、などの欠点があった。

【０００６】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、 １）あらゆる非球面形状の工作物を研磨加工でき、 ２）工具の形状・摩耗管理が比較的容易で、 ３）工具軸と工作物の幾何学的位置関係の管理が容易
で、 ４）定圧管理機構が回転中心を持たず、 ５）研磨量の設定管理が容易な、 研磨装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、軸受
支持されて回転駆動される球形ポリッシャを有する研磨
工具部と、該研磨工具部を傾斜して支持するコラムと、
該コラムを昇降させて位置制御（定位置制御）するスラ
イドテーブルとを具備したことを特徴とし、もって、研
磨工具部を傾斜して定位置制御することで、前工程の加
工データを元に高精度研磨加工できるようにしたもので
ある。

【０００８】請求項２の発明は、軸受支持されて回転駆
動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研磨
工具部を傾斜して支持するコラムと、該コラムを定圧浮
上し、工作物の研磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧
研磨するスライドテーブルを具備することを特徴とし、
もって、研磨工具部を傾斜して定圧制御することで、加
工データがなくても研磨を可能とし、制御が容易、しか
も、小型軽量に構成でき、汎用工作機械に後加工で容易
に搭載できるようにしたものである。

【０００９】請求項３の発明は、軸受支持されて回転駆
動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研磨
工具部を傾斜して支持するコラムと、該コラムを定圧浮
上し、工作物の研磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧
研磨するスライドテーブルＡと、該スライドテーブルを
昇降させて位置制御（定位置制御）するスライドテーブ
ルＢとを具備することを特徴とし、もって、定圧制御と
定位置制御を複合して用いるハイブリッド制御方式とす
ることで、加工精度・加工効率を向上させるようにした
ものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかの発明において、前記スライドテーブルをＺ軸と
し、工作物をＸ軸，Ｙ軸に位置制御（定位置制御）する
スライドテーブルを具備することを特徴とし、もって、
工作物をＸ軸，Ｙ軸方向に位置制御することで、汎用工
作機械に搭載して容易に構成できるようにしたものであ
る。

【００１１】請求項５の発明は、請求項２乃至４のいず
れかの発明において、前記定圧スライドテーブルＡの直
動案内を静圧案内としたことを特徴とし、もって、直動
案内を静圧案内とすることで、摺動抵抗が小さく、定圧
制御の追従性を向上させ、仕上がり面の表面粗さを向上
させるようにしたものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかの発明において、前記研磨工具部の傾斜支持角度を
可変したことを特徴とし、もって、研磨工具の傾斜支持
角度を可変としたことで、あらゆる非球面形状の工作物
を研磨加工できるようにしたものである。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、前記ポリッシャの工作物への押圧
を計測する計測手段を前記研磨工具部先端部に具備した
ことを特徴とし、もって、工具先端部で押圧計測できる
ことで、荷重変動を敏感に検出でき、より高精度な研磨
加工を可能としたものである。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、前記ポリッシャの工作物への押圧
を計測する計測手段を前記研磨工具部と前記コラムまた
はスライドテーブルとの支持部に具備したことを特徴と
し、もって、該研磨工具部とコラムまたはスライドテー
ブルとの支持部で押圧計測できることで、工具の傾斜角
度に係わらず計測値の補正や座標変換なしに計測できる
ようにしたものである。

【００１５】請求項９の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、前記ポリッシャの工作物への押圧
を計測する計測手段を前記スライドテーブルと定圧発生
部（空圧シリンダなど）との継手部分に具備したことを
特徴とし、もって、スライドテーブルと定圧発生部（空
圧シリンダなど）との継手部分で押圧計測できること
で、Ｚ方向の加圧力を容易に検出できるようにしたもの
である。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項１乃至６のい
ずれかの発明において、前記ポリッシャの工作物への押
圧を計測する計測手段を工作物支持部に具備したことを
特徴とし、もって、工作物支持部で工作物にかかる加重
を測定できることで、工具動力計などで簡易にしかも高
精度計測でき、力の作用線内でフルクローズドループ制
御によって高精度研磨加工できるようにしたものであ
る。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の
いずれかの発明において、工作物支持部をパラレルリン
ク機構などにより任意の角度に傾斜制御可能な機構を具
備したことを特徴とし、もって、工作物支持角度を任意
に設定できることで、複雑な自由曲面や非球面形状面に
対しても、ポリッシャ加工点における法線方向と研磨工
具の加圧方向とを一致でき、研磨除去量の管理を容易と
し、高精度研磨加工できるようにしたものである。

【００１８】請求項１２の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具部をアーム先端に支持したロボットとを具備する
ことを特徴とし、もって、ロボット先端の研磨工具で研
磨することで、加工範囲・方向・位置の自由度が高く、
また、工作機械を用いるよりも装置が小型で済み、座標
系教示によってロボットと工作物の位置関係を定義で
き、平行度などの設置精度の管理を容易にしたものであ
る。

【００１９】請求項１３の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具部をアーム先端に支持したロボットと、工作物へ
の押圧を計測する計測手段とを具備することを特徴と
し、もって、ロボット先端の研磨工具で押圧計測しなが
ら研磨することで、簡易に高精度加工でき、また、計測
信号の監視によって状態監視して、ロボットの暴走など
の不慮の事故を防止でき、さらには、計測信号と研磨可
能時のロボットの位置座標を組み合わせることで、工具
管理できるようにしたものである。

【００２０】請求項１４の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具部をアーム先端に支持したロボットと、工作物へ
の押圧によってロボットが受ける６方向の反力、モーメ
ントを計測する手段（力センサなど）とを具備すること
を特徴とし、もって、研磨工具やロボットの受ける力を
力センサなどで計測することで、押圧方向と加工点にお
ける法線方向とを高精度に一致させることができ、高精
度加工できるようにしたものである。

【００２１】請求項１５の発明は、軸受支持された回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具部をアーム先端に支持したロボットと、前記研磨
工具部を微小振幅で振動させる超音波振動機構を具備す
ることをを特徴とし、もって、研磨工具部を超音波振動
機構で微小振動することで、研磨面の表面の粗さ向上を
図ったものである。

【００２２】請求項１６の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、表面
形状測定手段と、該研磨工具および表面形状測定手段を
アーム先端に支持したロボットとを具備し、ハンド交換
またはダブルハンド化によって容易に研磨加工と計測機
能を切り替えられることを特徴とし、もって、ハンド交
換またはダブルハンド化によって容易に研磨加工と計測
機能を切り替えられることで、同一機械で加工と計測を
実施でき、段取り時間を短縮でき、再クランプによる位
置ずれを防止でき、高精度加工できるようにしたもので
ある。

【００２３】請求項１７の発明は、請求項１乃至１６の
いずれかの発明において、前記球形ポリッシャのツルー
イング手段を機上に具備することを特徴とし、もって、
前記球形ポリッシャのツルーイング手段を加工機上に具
備することで、工具の回転振れを除去し、形状精度を一
定に保つことができるようにしたものである。

【００２４】請求項１８の発明は、請求項１乃至１７の
いずれかの発明において、前記球形ポリッシャの形状計
測手段を機上に具備することを特徴とし、もって、前記
球形ポリッシャの形状計測手段を機上に具備すること
で、工具の摩耗・寿命などの工具管理が機上計測でで
き、周速や工具表面状態を一定に保つことで高精度加工
を可能としたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を説明
するための要部概略構成図で、図中、１はＺ軸スライド
テーブルで、本発明が適用される研磨装置は、サーボモ
ータ駆動、ボールねじ伝動によって位置制御可能な、互
いに直交したＸ軸スライドテーブルとＹ軸スライドテー
ブルと前記Ｚ軸スライドテーブル１を有する。２は該Ｚ
軸スライドテーブル１上に設置したコラムで、該コラム
２の側面には前記Ｚ軸スライドテーブル１と平行方向に
可動に第２のＺ軸スライドテーブル３が設置されてい
る。４は該Ｚ軸スライドテーブル３の運動自由度を規制
する直動案内、５は該Ｚ軸スライドテーブル３の面に傾
斜して支持され、軸受支持されて回転駆動される球形ポ
リッシャ１１を有する研磨工具部、６は該Ｚ軸スライド
テーブルを駆動する空気圧シリンダ，７は該Ｚ軸スライ
ドテーブル３と空気圧シリンダ６のロッド端の間に設置
した荷重検出手段である。研磨工具部５は、軸受８によ
り支持され、交流サーボモータ９によって回転駆動され
る主軸の先端に、コレットチャック１０によって球形ポ
リッシャ１１を把持する。

【００２６】工作物１２を直交するＸ軸，Ｙ軸スライド
テーブル上に設置固定し、図示しないＮＣ制御装置によ
って加工データを呼び出し、加工開始する。所望の加工
開始点に達したら、ポリッシャ１１を回転させ、Ｚ軸ス
ライドテーブル３を下降してポリッシャを工作物面に接
触させる。ここで、研磨工具部５を有するＺ軸スライド
テーブル３は、バランスウェイトとワイヤ１３によって
重力補償され、該空気圧シリンダ６によって一定圧で下
方に押圧され、定圧制御により研磨される。加工中の押
圧力は、該荷重検出手段７によって検出され、図示しな
い圧力制御部にフィードバック信号を戻し、高精度に空
気圧シリンダの空気圧を圧力制御することで高精度研磨
加工を実現する。

【００２７】図２は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部概略構成図で、この実施例は、垂直多関節ロボ
ット２０と、該関節ロボット２０の先端にあって、軸受
支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１を有する
研磨工具部５と、該研磨工具部５とロボット先端との間
にあって、該研磨工具部の受ける外力を計測する力セン
サ２１とで構成されている。

【００２８】（請求項１の発明）請求項１の発明は、軸
受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１を有す
る研磨工具部５と、該研磨工具部５を傾斜して支持した
コラム２と、該コラムを昇降させて位置制御（定位置制
御）するスライドテーブル３とを具備するもので、これ
により、研磨工具部５を傾斜して定位置制御すること
で、前工程の加工データを元に高精度研磨加工できるよ
うにしたものである。

【００２９】（請求項２の発明）請求項２の発明は、軸
受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１を有す
る研磨工具部５と、該研磨工具部５を傾斜して支持した
コラム２と、該コラム２を定圧浮上し、工作物１２の研
磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧研磨するスライド
テーブル３を具備するもので、これにより、研磨工具部
５を傾斜して定圧制御することで、加工データがなくて
も研磨が可能で、制御が容易、しかも、小型軽量に構成
でき、汎用工作機械に後加工で容易に搭載できるように
したものである。

【００３０】（請求項３の発明）請求項３の発明は、軸
受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１を有す
る研磨工具部５と、該研磨工具部５を傾斜して支持した
コラム２と、該コラム２を定圧浮上し、工作物１２の研
磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧研磨するスライド
テーブル３と、該スライドテーブルを昇降させ位置制御
（定位置制御）するスライドテーブル１とを具備するも
ので、これにより、定圧制御と定位置制御を複合して用
いるハイブリッド制御を可能とし、加工精度・加工効率
を向上させるようにしたものである。

【００３１】（請求項４の発明）請求項４の発明は、前
記請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記スラ
イドテーブル１，３をＺ軸とし、工作物１２をＸ軸，Ｙ
軸を位置制御（定位置制御）するスライドテーブルを具
備するもので、これにより、工作物１２をＸ軸，Ｙ軸方
向に位置制御することで、汎用工作機械に搭載して容易
に構成できるようにしたものである。

【００３２】（請求項５の発明）請求項５の発明は、前
記請求項２乃至４のいずれかの発明において、前記定圧
スライドテーブル３の直動案内を静圧案内としたもの
で、このようにすると、直動案内を静圧案内としたこと
で、摺動抵抗が小さく、定圧制御の追従性が向上し、仕
上がり面の表面粗さを向上できる。

【００３３】（請求項６の発明）請求項６の発明は、前
記請求項１乃至５のいずれかの発明において、研磨工具
部５の傾斜支持角度を可変としたもので、このようにす
ると、研磨工具の傾斜支持角度が可変なため、あらゆる
非球面形状の工作物を研磨加工できる。

【００３４】（請求項７の発明）請求項７の発明は、請
求項１乃至６のいずれかの発明において、ポリッシャ１
１の工作物１２への押圧を計測する計測手段７を該研磨
工具部５の先端部に具備したもので、このようにする
と、工具先端部で押圧計測できるので、荷重変動を敏感
に検出でき、より高精度な研磨加工が可能になる。

【００３５】（請求項８の発明）請求項８の発明は、前
記請求項１乃至６のいずれかの発明において、ポリッシ
ャ１１の工作物１２への押圧を計測する計測手段７を研
磨工具(ポリッシャ)１１とコラム２またはスライドテー
ブル３との支持部に具備したもので、このようにする
と、研磨工具１１とコラム２またはスライドテーブル３
との支持部で押圧計測でき、工具の傾斜角度に係わらず
計測値の補正や座標変換なしに計測できる。

【００３６】（請求項９の発明）請求項９の発明は、前
記請求項１乃至６のいずれかの発明において、ポリッシ
ャ１１の工作物１２への押圧を計測する計測手段７をス
ライドテーブル３と定圧発生部（空圧シリンダなど）６
との継手部分に具備したもので、このようにすると、ス
ライドテーブル３と定圧発生部（空圧シリンダなど）６
との継手部分で押圧計測できることで、Ｚ方向に加圧力
を容易に検出できる。

【００３７】（請求項１０の発明）請求項１０の発明
は、前記請求項１乃至６のいずれかの発明において、ポ
リッシャ１１の工作物５への押圧を計測する計測手段７
を工作物支持部に具備したもので、このようにすると、
工作物支持部で工作物にかかる加重を測定できること
で、工具動力計などで簡易にしかも高精度計測できるの
で、力の作用線内でフルクローズドループ制御によって
高精度研磨加工できる。

【００３８】（請求項１１の発明）請求項１１の発明
は、前記請求項１乃至１０のいずれかの発明において、
工作物支持部をパラレルリンク機構などにより任意の角
度に傾斜制御可能な機構を具備したもので、このように
すると、工作物支持角度を任意に設定できることで、複
雑な自由曲面や非球面形状面に対しても、ポリッシャ加
工点における法線方向と研磨工具の加圧方向とを一致で
き、研磨除去量の管理が容易となり高精度研磨加工がで
きる。

【００３９】（請求項１２の発明）請求項１２の発明
は、軸受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１
を有する研磨工具部５と、該研磨工具部５をアーム先端
に支持したロボットとを具備するもので、このようにす
ると、ロボット先端の研磨工具で研磨するので、加工範
囲・方向・位置の自由度が高く、また、工作機械を用い
るよりも装置が小型で済み、座標系教示によってロボッ
トと工作物の位置関係を定義できるので、平行度などの
設置精度の管理が容易になる。

【００４０】（請求項１３の発明）請求項１３の発明
は、軸受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１
を有する研磨工具部５と、該研磨工具部５をアーム先端
に支持したロボットと、工作物への押圧を計測する計測
手段とを具備するもので、ロボット先端の研磨工具で押
圧計測しながら研磨することで、簡易に高精度加工で
き、また、計測信号の監視によって状態監視して、ロボ
ットの暴走などの不慮の事故を防止でき、さらには、計
測信号と研磨可能時のロボットの位置座標を組み合わせ
ることで、工具管理できるようにしたものである。

【００４１】（請求項１４の発明）請求項１４の発明
は、軸受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１
を有する研磨工具部５と、該研磨工具部５をアーム先端
に支持したロボットと、工作物１２への押圧によってロ
ボットが受ける６方向の反力、モーメントを計測する手
段（力センサなど）とを具備するもので、これにより、
研磨工具やロボットの受ける力を力センサなどで計測す
ることで、押圧方向と加工点における法線方向とを高精
度に一致させることができ、高精度加工できる。

【００４２】（請求項１５の発明）請求項１５の発明
は、軸受支持された回転駆動される球形ポリッシャ１１
を有する研磨工具部５と、該研磨工具部５をアーム先端
に支持したロボットと、研磨工具部５を微小振幅で振動
させる超音波振動機構を具備するもので、これにより、
研磨工具部５を超音波振動機構で微小振動できること
で、研磨面の表面の粗さ向上を図ることができる。

【００４３】（請求項１６の発明）請求項１６の発明
は、軸受支持されて回転駆動される球形ポリッシャ１１
を有する研磨工具部５と、表面形状測定手段と、該研磨
工具および表面形状測定手段をアーム先端に支持したロ
ボットとを具備し、ハンド交換またはダブルハンド化に
よって容易に研磨加工と計測機能を切り替えられるよう
にしたもので、これにより、ハンド交換またはダブルハ
ンド化によって容易に研磨加工と計測機能を切り替えら
れることで、同一機械で加工と計測を実施でき、段取り
時間を短縮でき、再クランプによる位置ずれを防止で
き、高精度加工できる。

【００４４】（請求項１７の発明）請求項１７の発明
は、前記請求項１乃至１６のいずれかの発明において、
球形ポリッシャ１１のツルーイング手段を機上に具備す
るもので、これにより、球形ポリッシャのツルーイング
手段が加工機上に具備することで、工具の回転振れを除
去し、形状精度を一定に保つことができる。

【００４５】（請求項１８の発明）請求項１８の発明
は、前記請求項１乃至１７のいずれかの発明において、
球形ポリッシャ１１の形状計測手段を機上に具備するも
ので、球形ポリッシャの形状計測手段を機上に具備する
ことで、工具の摩耗・寿命などの工具管理が機上計測で
でき、周速や工具表面状態を一定に保つことで高精度加
工が可能になる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具部を傾斜して支持したコラムと、該コラム昇降さ
せ位置制御（定位置制御）するスライドテーブルとを具
備することを特徴とするもので、研磨工具部を傾斜して
定位置制御することで、前工程の加工データを元に高精
度研磨加工できる。

【００４７】請求項２の発明は、軸受支持されて回転駆
動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研磨
工具部を傾斜して支持したコラムと、該コラムを定圧浮
上し、工作物の研磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧
研磨するスライドテーブルを具備することを特徴とする
もので、研磨工具部を傾斜して定圧制御することで、加
工データがなくても研磨が可能で、制御が容易、しか
も、小型軽量に構成でき、汎用工作機械に後加工で容易
に搭載できる。

【００４８】請求項３の発明は、軸受支持されて回転駆
動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研磨
工具を傾斜して支持したコラムと、該コラムを定圧浮上
し、工作物の研磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧研
磨する第１のスライドテーブルと、該スライドテーブル
を昇降させ位置制御（定位置制御）する第２スライドテ
ーブルとを具備することを特徴とするもので、定圧制御
と定位置制御を複合して用いるハイブリッド制御方式と
することで、加工精度・加工効率が向上する。

【００４９】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかの発明において、前記スライドテーブルをＺ軸と
し、工作物をＸ軸，Ｙ軸を位置制御（定位置制御）する
スライドテーブルを具備することを特徴とするもので、
工作物をＸ軸，Ｙ軸方向に位置制御することで、汎用工
作機械に搭載して容易に構成できる。

【００５０】請求項５の発明は、請求項２乃至４のいず
れかの発明において、前記第１の定圧スライドテーブル
の直動案内を静圧案内としたことを特徴とするもので、
直動案内が静圧案内なので摺動抵抗が小さく、定圧制御
の追従性が向上し、仕上がり面の表面粗さを向上でき
る。

【００５１】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかの発明において、研磨工具の傾斜支持角度を可変と
したもので、研磨工具の傾斜支持角度が可変なため、あ
らゆる非球面形状の工作物を研磨加工できる。

【００５２】請求項７の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、ポリッシャの工作物への押圧を計
測する計測手段を該研磨工具先端部に具備したもので、
工具先端部で押圧計測できることで、荷重変動を敏感に
検出でき、より高精度な研磨加工が可能になる。

【００５３】請求項８の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、ポリッシャの工作物への押圧を計
測する計測手段を該研磨工具と該コラムまたは該スライ
ドテーブルとの支持部に具備したもので、研磨工具とコ
ラムまたはスライドテーブルとの支持部で押圧計測でき
ることで、工具の傾斜角度に係わらず計測値の補正や座
標変換なしに計測できる。

【００５４】請求項９の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、ポリッシャの工作物への押圧を計
測する計測手段を該スライドテーブルと定圧発生部（空
圧シリンダなど）との継手部分に具備したもので、スラ
イドテーブルと定圧発生部（空圧シリンダなど）との継
手部分で押圧計測できることで、Ｚ方向に加圧力を容易
に検出できる。

【００５５】請求項１０の発明は、請求項１乃至６のい
ずれかの発明において、ポリッシャの工作物への押圧を
計測する計測手段を工作物支持部に具備したもので、工
作物支持部で工作物にかかる加重を測定できることで、
工具動力計などで簡易にしかも高精度計測できるため、
力の作用線内でフルクローズドループ制御によって高精
度研磨加工できる。

【００５６】請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の
いずれかの発明において、工作物支持部をパラレルリン
ク機構などにより任意の角度に傾斜制御可能な機構を具
備したもので、工作物支持角度を任意に設定できること
で、複雑な自由曲面や非球面形状面に対しても、ポリッ
シャ加工点における法線方向と研磨工具の加圧方向とを
一致でき、研磨除去量の管理が容易となり高精度研磨加
工ができる。

【００５７】請求項１２の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具をアーム先端に支持したロボットとを具備するも
ので、ロボット先端の研磨工具で研磨することで、加工
範囲・方向・位置の自由度が高く、また、工作機械を用
いるよりも装置が小型で済み、座標系教示によってロボ
ットと工作物の位置関係を定義できるため、平行度など
の設置精度の管理が容易になる。

【００５８】請求項１３の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具をアーム先端に支持したロボットと、工作物への
押圧を計測する計測手段とを具備するもので、ロボット
先端の研磨工具で押圧計測しながら研磨することで、簡
易に高精度加工でき、また、計測信号の監視によって状
態監視して、ロボットの暴走などの不慮の事故を防止で
きる。さらには、計測信号と研磨可能時のロボットの位
置座標を組み合わせることで、工具管理できる。

【００５９】請求項１４の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具をアーム先端に支持したロボットと、工作物への
押圧によってロボットが受ける６方向の反力、モーメン
トを計測する手段（力センサなど）とを具備するもの
で、研磨工具やロボットの受ける力を力センサなどで計
測することで、押圧方向と加工点における法線方向とを
高精度に一致させることができ、高精度加工できる。

【００６０】請求項１５の発明は、軸受支持された回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、該研
磨工具をアーム先端に支持したロボットと、研磨工具部
を微小振幅で振動させる超音波振動機構を具備するもの
で、このようにすると、研磨工具部を超音波振動機構で
微小振動できることで、研磨面の表面の粗さ向上を図る
ことができる。

【００６１】請求項１６の発明は、軸受支持されて回転
駆動される球形ポリッシャを有する研磨工具部と、表面
形状測定手段と、該研磨工具および表面形状測定手段を
アーム先端に支持したロボットとを具備し、ハンド交換
またはダブルハンド化によって容易に研磨加工と計測機
能を切り替えられるようにしたもので、このようにする
と、ハンド交換またはダブルハンド化によって容易に研
磨加工と計測機能を切り替えられることで、同一機械で
加工と計測を実施でき、段取り時間を短縮でき、再クラ
ンプによる位置ずれを防止でき、高精度加工できる。

【００６２】請求項１７の発明は、請求項１乃至１６の
いずれかの発明において、球形ポリッシャ１１のツルー
イング手段を機上に具備するもので、このようにする
と、球形ポリッシャ１１のツルーイング手段が加工機上
に具備することで、工具の回転振れを除去し、形状精度
を一定に保つことができる。

【００６３】請求項１８の発明は、請求項１乃至１７の
いずれかの発明において、球形ポリッシャ１１の形状計
測手段を機上に具備するもので、このようにすると、球
形ポリッシャの形状計測手段を機上に具備することで、
工具の摩耗・寿命などの工具管理が機上計測ででき、周
速や工具表面状態を一定に保つことで高精度加工が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による自由曲面研磨装置の一実施例を
説明するための要部概略構成図である。

【図２】 本発明による自由曲面研磨装置の他の実施例
を説明するための要部概略構成図である。

【符号の説明】 １…Ｚ軸スライドテーブル(定位置制御)、２…コラム、
３…Ｚ軸スライドテーブル(定圧制御)、４…直動案内、
５…研磨工具部、６…空気圧シリンダ、７…荷重検出手
段、８…軸受、９…交流サーボモータ、１０…コレット
チャック、１１…球形ポリッシャ、１２…工作物、２０
…垂直多関節ロボット、２１…力センサ。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受支持されて回転駆動される球形ポリ
   ッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部を傾斜して
   支持するコラムと、該コラムを昇降させて位置制御（定
   位置制御）するスライドテーブルとを具備したことを特
   徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 軸受支持されて回転駆動される球形ポリ
   ッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部を傾斜して
   支持するコラムと、該コラムを定圧浮上し、工作物の研
   磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧研磨するスライド
   テーブルを具備したことを特徴とする研磨装置。
3. 【請求項３】 軸受支持されて回転駆動される球形ポリ
   ッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部を傾斜して
   支持するコラムと、該コラムを定圧浮上し、工作物の研
   磨面に倣い制御（定圧制御）して押圧研磨する第１のス
   ライドテーブルと、該第１のスライドテーブルを昇降さ
   せて位置制御（定位置制御）する第２スライドテーブル
   とを具備したことを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
   記スライドテーブルをＺ軸とし、工作物をＸ軸，Ｙ軸に
   位置制御（定位置制御）するスライドテーブルを具備し
   たことを特徴とする研磨装置。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれかにおいて、前
   記第１の定圧スライドテーブルの直動案内を静圧案内と
   したことを特徴とする研磨装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかにおいて、前
   記研磨工具部の傾斜支持角度を可変としたことを特徴と
   する研磨装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前
   記ポリッシャの工作物への押圧を計測する計測手段を前
   記研磨工具部先端部に具備したことを特徴とする研磨装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前
   記ポリッシャの工作物への押圧を計測する計測手段を前
   記研磨工具部と前記コラムまたはスライドテーブルとの
   支持部に具備したことを特徴とする研磨装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前
   記ポリッシャの工作物への押圧を計測する計測手段を前
   記スライドテーブルと定圧発生部（空圧シリンダなど）
   との継手部分に具備したことを特徴とする研磨装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
    前記ポリッシャの工作物への押圧を計測する計測手段を
    工作物支持部に具備したことを特徴とする研磨装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれかにおい
    て、工作物支持部をパラレルリンク機構などにより任意
    の角度に傾斜制御可能な機構を具備したことを特徴とす
    る研磨装置。
12. 【請求項１２】 軸受支持されて回転駆動される球形ポ
    リッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部をアーム
    先端に支持したロボットとを具備したことを特徴とする
    研磨装置。
13. 【請求項１３】 軸受支持されて回転駆動される球形ポ
    リッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部をアーム
    先端に支持したロボットと、工作物への押圧を計測する
    計測手段とを具備したことを特徴とする研磨装置。
14. 【請求項１４】 軸受支持されて回転駆動される球形ポ
    リッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部をアーム
    先端に支持したロボットと、工作物への押圧によってロ
    ボットが受ける６方向の反力、モーメントを計測する手
    段（力センサなど）とを具備したことを特徴とする研磨
    装置。
15. 【請求項１５】 軸受支持された回転駆動される球形ポ
    リッシャを有する研磨工具部と、該研磨工具部をアーム
    先端に支持したロボットと、該研磨工具部を微小振幅で
    振動させる超音波振動機構とを具備したことを特徴とす
    る研磨装置。
16. 【請求項１６】 軸受支持されて回転駆動される球形ポ
    リッシャを有する研磨工具部と、表面形状測定手段と、
    前記研磨工具部および表面形状測定手段をアーム先端に
    支持したロボットとを具備し、ハンド交換またはダブル
    ハンド化によって容易に研磨加工と計測機能を切り替え
    られることを特徴とする研磨装置。
17. 【請求項１７】 請求項１乃至１６のいずれかにおい
    て、球形ポリッシャのツルーイング手段を機上に具備し
    たことを特徴とする研磨装置。
18. 【請求項１８】 請求項１乃至１７のいずれかにおい
    て、球形ポリッシャの形状計測手段を機上に具備したこ
    とを特徴とする研磨装置。