JPH10263998A - トーリック形状および非球面形状物体の加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】形状精度の高いトーリック面および非球面を加
工するのに好適なトーリック形状および非球面形状物体
の加工装置を提供する。 【解決手段】回転テーブル２の回転運動の中心軸となる
回転軸１０の位置の変化を検出する手段と、この検出さ
れた位置信号に対応させて、回転テーブル２の回転運動
の中心軸の位置を常に一定に保つ手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は形状精度の高いトー
リックレンズならびに非球面レンズを形成するのに好適
なトーリック形状および非球面形状物体の加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トーリックレンズの加工は、特開
昭62−203744号公報に記載されているように、研磨皿を
予め加工すべきレンズ形状と相反関係をなす形状に加工
しておき、この研磨皿をガラス素材に押しあて砥粒を研
磨皿とガラス素材のすき間に供給し、こすり合わせる光
学研磨法がとられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、図３
の破線で示されるようにトーリック形状のみしか加工で
きないが、例えば、レーザビームプリンタなどの用途で
は、トーリック形状から同図の実線で示されるようなわ
ずかに偏差をもたせた面を有する変形トーリックレンズ
を用いることにより、光学的な結像性能を向上できるこ
とがわかっている。図２はそのトーリック面および非球
面加工装置の構成を示している。

【０００４】ワーク（被加工物）１は、モータ１２によ
り回転する回転テーブル２上に、同回転テーブル２は前
後に移動可能な直進テーブル３上にそれぞれ設けられて
いる。この直進テーブル３を駆動するために、ピエゾア
クチュエータ４が用いられる。一方、ワーク１を加工す
るために、砥石５が用いられるが、この砥石５は、エア
スピンドル６に取付けられて、一万rpm ほどの回転数
で、高精度に回転する。また、エアスピンドル６はその
回転軸と平行に設置されたエアスピンドル保持軸９を中
心として、ウオーム７，ウオームホイル８により、円弧
状に高精度に揺動できるように構成されている。回転テ
ーブル２と一体の回転軸１０はアンギュラコンタクト形
ころがり軸受２１を介して、直進テーブル３上に設けら
れた支持部材２０ａ，２０ｂにより、その両端が固定さ
れている。

【０００５】アンギュラコンタクト形ころがり軸受２１
の回転精度は、ワーク１の表面形状の形状精度に直接、
影響をおよぼす。したがって、高精度なころがり軸受２
１を使用するが、ワーク１を加工中もその回転精度を
０.５μｍ 以下におさえることは困難であり、ワーク１
の形状精度をそれ以下におさえることは不可能であっ
た。

【０００６】本発明の目的は、回転テーブル２の中心軸
１０が回転する際、アンギュラコンタクト形ころがり軸
受２１の回転精度に起因する回転テーブル２の中心軸１
０の変動をなくし、砥石５とワーク１との相対関係を常
に一定に保たせることにより、形状精度の高いトーリッ
ク面および非球面を加工するのに好適なトーリック形状
および非球面形状物体の加工装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前述の装置で、回転テーブルの回転運動
の中心軸となる回転テーブル回転軸の位置の変化を検出
する手段と、この検出された位置信号に対応させて、上
記回転テーブルの回転運動の中心軸の位置を常に一定に
保つ手段を設けたものである。

【０００８】前述の装置で、回転テーブル回転軸が回転
運動した時、ころがり軸受の回転精度に起因する中心軸
の変動が発生する。その変動を検出するとともに、その
変動量分だけ、ころがり軸受を支持する支持部材に対し
弾性変形を与え変動分を補正する。従って、実質、中心
軸の位置は常に一定となる。したがって、砥石とワーク
との相対関係が変動することなく一定となるので、高い
形状精度を有するトーリック形状および非球面形状物体
が加工できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の非球面
レンズの加工装置の構成を示している。但しこの場合に
は、回転テーブル２の回転軸１０の位置の変化を検出す
る非接触変位計１５を有している。回転テーブル２の回
転軸１０をモータ１２により回転運動させた場合、回転
テーブル２の回転軸１０で非接触変位計１５で計測する
部分を０.１μｍ 以下の真円度に仕上げておけば、アン
ギュラコンタクト形ころがり軸受２１の転動に伴う変動
量は軸フレを検出することにより計測できる。

【００１０】ころがり軸受２１を支持している支持部材
２０ａは、ピエゾアクチュエータ４を変位させることに
より弾性変形し、つまり、回転テーブル２の回転軸１０
の位置を任意に制御することができる。そこで、軸フレ
量の変動を検出し、その量が常に一定の値以下になるよ
うにピエゾアクチュエータ４を駆動するような閉ループ
制御を行うことにより、回転テーブル２の回転運動の精
度を高精度に保つことができる。これにより、ワーク１
の形状精度を向上させることができる。

【００１１】ここでは、ワーク１に近い側のみに本発明
を適用したが、回転軸１０の両端に本発明を具備するこ
ともできる。

【００１２】またここでは、回転軸１０で非接触変位計
１５で軸フレを検出したが、ワーク１により近い回転テ
ーブル２で非接触変位計１５で軸フレを検出することも
できる。

【００１３】また、本発明は砥石スピンドルの円弧運動
の中心軸９の位置を補正することにも適用できる。

【００１４】また、ころがり軸受以外の所謂空気軸受等
を用いた場合、補正量は減少する可能性はあるが、本発
明を適用できることは明らかである。よって、砥石５の
回転軸の位置も補正することができる。

【００１５】さらに、本発明はトーリック形状および非
球面形状物体の加工装置以外の装置でも、高精度な回転
軸受として利用できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、形状精度の高いトーリ
ック形状および非球面形状物体が加工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の非球面レンズ加工装置を示
す説明図。

【図２】従来の非球面レンズ加工装置を示す説明図。

【図３】非球面レンズの形状を示す斜視図。

【符号の説明】

１…ワーク、２…回転テーブル、３…直進テーブル、４
…ピエゾアクチュエータ、５…砥石、６…エアスピンド
ル、７…ウオーム、８…ウオームホイル、９…スピンド
ル保持軸、１０…回転軸、１５…非接触変位計、２０ａ
…支持部材、２０ｂ…支持部材、２１…ころがり軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 茂夫 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 久貝 健一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立工機株式会社内 (72)発明者 和田 聡 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立工機株式会社内 (72)発明者 黒田 勝廣 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物の回転装置と、上記被加工物を加
   工する回転砥石を備えた砥石スピンドルと、上記砥石ス
   ピンドルの軸を円弧運動させる手段と、上記被加工物の
   回転軸と上記砥石スピンドルの円弧運動の中心軸間の距
   離を変化させる手段と、上記被加工物の回転角位置を検
   出する第１の検出器と、上記砥石スピンドルの円弧運動
   の角位置を検出する第２の検出器と、上記第１と第２の
   検出器で検出された二つの角位置信号に対応させて、予
   め蓄積手段に蓄積された制御データを読み出し、上記読
   み出された制御データに基づいて上記軸間距離を変化す
   べく構成した制御装置を有して構成したトーリック形状
   および非球面形状物体の加工装置において、上記被加工
   物の回転運動の中心軸の回転フレを検出する手段と、こ
   の検出された回転フレ信号に基づいて、上記被加工物の
   回転運動の中心軸の位置を補正させる手段を設けたこと
   を特徴とするトーリック形状および非球面形状物体の加
   工装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の上記トーリック形状およ
   び非球面形状物体の加工装置を用いて形成した光学レン
   ズ。
3. 【請求項３】請求項１に記載のトーリック形状および非
   球面形状物体の加工装置を用いて形成した光学ミラー。
4. 【請求項４】請求項１に記載のトーリック形状および非
   球面形状物体の加工装置を用いて形成した光学窓。
5. 【請求項５】請求項２，３または４に記載の光学部品の
   うち、少なくともいずれか一つを搭載したレーザビーム
   プリンタ。