JPH106199A - 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 - Google Patents
曲面研磨方法、及び曲面研磨装置Info
- Publication number
- JPH106199A JPH106199A JP15782696A JP15782696A JPH106199A JP H106199 A JPH106199 A JP H106199A JP 15782696 A JP15782696 A JP 15782696A JP 15782696 A JP15782696 A JP 15782696A JP H106199 A JPH106199 A JP H106199A
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- Japan
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- polishing
- axis
- polishing tool
- processing surface
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工精度の向上を図ること。
【解決手段】 加工面３４Ａの研磨走査によって加工面
３４Ａの法線の方向が変化したとき、研磨工具６０の荷
重軸が法線に一致するように研磨工具６０の加工面３４
Ａ上の接触点を中心にして荷重軸の姿勢を制御するよう
にした。
３４Ａの法線の方向が変化したとき、研磨工具６０の荷
重軸が法線に一致するように研磨工具６０の加工面３４
Ａ上の接触点を中心にして荷重軸の姿勢を制御するよう
にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は曲面形状、特に、回
転対称軸を持たない非球面形状を有したレンズ、ミラー
等の光学素子や、これらを射出成形するための成形金型
等を研磨する曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関し、
特に、研磨工具の走査速度を適切化し、加工精度の向上
を図った曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関する。
転対称軸を持たない非球面形状を有したレンズ、ミラー
等の光学素子や、これらを射出成形するための成形金型
等を研磨する曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関し、
特に、研磨工具の走査速度を適切化し、加工精度の向上
を図った曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】曲面形状、特に、回転対称軸を持たない
非球面形状を有したレンズ、ミラー等の光学素子や、こ
れらを射出成形するための成形金型を研磨する、従来の
曲面研磨装置として、例えば、特開平５−５７６０６号
公報に開示されるものがある。
非球面形状を有したレンズ、ミラー等の光学素子や、こ
れらを射出成形するための成形金型を研磨する、従来の
曲面研磨装置として、例えば、特開平５−５７６０６号
公報に開示されるものがある。
【０００３】図８には、上記曲面研磨装置が示されてい
る。この曲面研磨装置は、定盤２上において加工物３に
所定の水平運動を行わせる水平駆動部１Ａと、水平駆動
部１Ａによって移動されてきた加工物３の加工面３Ａの
面形状を計測する形状計測部１Ｂと、形状計測部１Ｂの
計測によって得られた加工面３Ａの面形状データに基づ
いて水平駆動部１Ａによって移動されてきた加工物３の
加工面３Ａの研磨加工を行う研磨加工部１Ｃを備えて構
成されている。
る。この曲面研磨装置は、定盤２上において加工物３に
所定の水平運動を行わせる水平駆動部１Ａと、水平駆動
部１Ａによって移動されてきた加工物３の加工面３Ａの
面形状を計測する形状計測部１Ｂと、形状計測部１Ｂの
計測によって得られた加工面３Ａの面形状データに基づ
いて水平駆動部１Ａによって移動されてきた加工物３の
加工面３Ａの研磨加工を行う研磨加工部１Ｃを備えて構
成されている。
【０００４】水平駆動部１Ａは、定盤２上にＹ軸方向に
移動可能に設けられたＹ軸テーブル４と、Ｙ軸方向に沿
って配置され、Ｙ軸テーブル４のナット（図示せず）と
螺合したボールネジ５と、ボールネジ５を回転させてＹ
軸テーブル４をＹ軸方向に移動させるモータ６と、Ｙ軸
テーブル４上にＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸テ
ーブル７と、Ｘ軸方向に沿って配置され、Ｘ軸テーブル
７のナット（図示せず）と螺合したボールネジ８と、ボ
ールネジ８を回転させてＸ軸テーブル７をＸ軸方向に移
動させるモータ９と、Ｘ軸テーブル７上に配置され、図
示しないモータによって回転するθテーブル１０を有し
て構成されている。
移動可能に設けられたＹ軸テーブル４と、Ｙ軸方向に沿
って配置され、Ｙ軸テーブル４のナット（図示せず）と
螺合したボールネジ５と、ボールネジ５を回転させてＹ
軸テーブル４をＹ軸方向に移動させるモータ６と、Ｙ軸
テーブル４上にＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸テ
ーブル７と、Ｘ軸方向に沿って配置され、Ｘ軸テーブル
７のナット（図示せず）と螺合したボールネジ８と、ボ
ールネジ８を回転させてＸ軸テーブル７をＸ軸方向に移
動させるモータ９と、Ｘ軸テーブル７上に配置され、図
示しないモータによって回転するθテーブル１０を有し
て構成されている。
【０００５】研磨加工部１Ｃは、定盤２に設けられたＬ
字形の研磨フレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、研磨フ
レーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端に取付板１２を介
して取り付けられ、下部に取り付けられた研磨ヘッド１
４を自在に傾斜させると共に昇降させるＺチルティング
装置１３を有している。
字形の研磨フレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、研磨フ
レーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端に取付板１２を介
して取り付けられ、下部に取り付けられた研磨ヘッド１
４を自在に傾斜させると共に昇降させるＺチルティング
装置１３を有している。
【０００６】図９には、Ｚチルティング装置１３の構成
が示されている。Ｚチルティング装置１３は、３つの角
１５ａが取付板１２にそれぞれ固定される三角取付板１
５と、三角取付板１５上に各辺にそれぞれ平行に固着さ
れた軸１６Ａ〜１６Ｃ（１６Ｃは図示せず）と、軸１６
Ａ〜１６Ｃにそれぞれ回動自在に取り付けられたブロッ
ク１７Ａ〜１７Ｃと、ブロック１７Ａ〜１７ＣのＺ軸方
向に伸びる一対の側部に、Ｚ軸方向に伸びる一対の内側
部がそれぞれスライド自在に係合したロ字形の研磨アー
ム１８Ａ〜１８Ｃと、それぞれＺ軸方向に伸びて、研磨
アーム１８Ａ〜１８Ｃに軸支されると共に、ブロック１
７Ａ〜１７Ｃのナット（図示せず）に螺合したボールネ
ジ１９Ａ〜１９Ｃと、ボールネジ１９Ａ〜１９Ｃを回転
させて研磨アーム１８Ａ〜１８ＣをＺ軸方向に移動させ
るモータ２０Ａ〜２０Ｃと、研磨アーム１８Ａ〜１８Ｃ
の下端にユニバーサルジョイント２１Ａ〜２１Ｃを介し
て取り付けられた三角形の研磨ヘッド取付板２２を有し
て構成されている。
が示されている。Ｚチルティング装置１３は、３つの角
１５ａが取付板１２にそれぞれ固定される三角取付板１
５と、三角取付板１５上に各辺にそれぞれ平行に固着さ
れた軸１６Ａ〜１６Ｃ（１６Ｃは図示せず）と、軸１６
Ａ〜１６Ｃにそれぞれ回動自在に取り付けられたブロッ
ク１７Ａ〜１７Ｃと、ブロック１７Ａ〜１７ＣのＺ軸方
向に伸びる一対の側部に、Ｚ軸方向に伸びる一対の内側
部がそれぞれスライド自在に係合したロ字形の研磨アー
ム１８Ａ〜１８Ｃと、それぞれＺ軸方向に伸びて、研磨
アーム１８Ａ〜１８Ｃに軸支されると共に、ブロック１
７Ａ〜１７Ｃのナット（図示せず）に螺合したボールネ
ジ１９Ａ〜１９Ｃと、ボールネジ１９Ａ〜１９Ｃを回転
させて研磨アーム１８Ａ〜１８ＣをＺ軸方向に移動させ
るモータ２０Ａ〜２０Ｃと、研磨アーム１８Ａ〜１８Ｃ
の下端にユニバーサルジョイント２１Ａ〜２１Ｃを介し
て取り付けられた三角形の研磨ヘッド取付板２２を有し
て構成されている。
【０００７】図１０には、研磨ヘッド１４の構成が示さ
れている。研磨ヘッド１４は、加工物３の加工面３Ａを
研磨する円柱状の研磨工具２３と、研磨工具２３を保持
する研磨工具保持装置２４と、荷重軸２５を介して研磨
工具２３に加圧力を付加する定圧装置２６と、研磨工具
２３を矢印Ｄ方向に往復運動させる揺動装置２７を有し
て構成されている。
れている。研磨ヘッド１４は、加工物３の加工面３Ａを
研磨する円柱状の研磨工具２３と、研磨工具２３を保持
する研磨工具保持装置２４と、荷重軸２５を介して研磨
工具２３に加圧力を付加する定圧装置２６と、研磨工具
２３を矢印Ｄ方向に往復運動させる揺動装置２７を有し
て構成されている。
【０００８】定圧装置２６は、荷重軸２５に取り付けら
れたボイスコイルモータ、板ばね、及び荷重センサ（何
れも図示せず）によって常に設定された加圧力を保つよ
うに構成されている。また、荷重軸２５には、荷重軸２
５の軸方向の変位量を検出する変位センサ（図示せず）
が取り付けられている。
れたボイスコイルモータ、板ばね、及び荷重センサ（何
れも図示せず）によって常に設定された加圧力を保つよ
うに構成されている。また、荷重軸２５には、荷重軸２
５の軸方向の変位量を検出する変位センサ（図示せず）
が取り付けられている。
【０００９】揺動装置２７は、モータ２８の回転軸２８
Ａに接続されたクランク２９と、クランク２９の回転運
動を往復運動に変換するコンロッド３０と、定圧装置２
６のケーシングに固着され、コンロッド３０から往復運
動を入力してスライド軸３１上をスライドするスライダ
３２を有して構成されている。
Ａに接続されたクランク２９と、クランク２９の回転運
動を往復運動に変換するコンロッド３０と、定圧装置２
６のケーシングに固着され、コンロッド３０から往復運
動を入力してスライド軸３１上をスライドするスライダ
３２を有して構成されている。
【００１０】以上の構成において、加工物３の研磨加工
を行う場合には、まず、加工物３の加工面３Ａに研磨剤
を塗布し、Ｚチルティング装置１４によって研磨ヘッド
１３を下降させて研磨工具２３を加工面３Ａに接触させ
る。次に、揺動装置２７により研磨工具２３を矢印Ｄ方
向に往復運動させると共に、定圧装置２６により研磨工
具２３に所定の加圧力を加え、研磨工具２３の研磨面と
加工物３の加工面３Ａとで摺擦を行わせる。このとき、
研磨工具２３の加圧方向と加工面３Ａの法線方向が常に
一致するように、また、変位センサによって計測される
荷重軸２５の変位量が一定になるように、走査パター
ン、及び後述する走査速度分布に従ってＹ軸テーブル
４、Ｘ軸テーブル７、θテーブル１０、及びＺチルティ
ング装置１４が同期制御され、これによって研磨ヘッド
１３が加工面３Ａの形状に倣った走査を行って加工面３
Ａの研磨加工を行う。ここで、研磨量は、研磨工具２３
の加圧力、加工物との相対速度、滞留時間に比例し、加
工面３Ａの形状を目標面形状に近づけるための滞留時間
分布、つまり、研磨工具２３の走査速度分布は、研磨工
具２３の加圧力と相対速度を一定に保ったときに研磨工
具２３が加工面３Ａを単位時間あたり除去する単位除去
形状と、形状計測部１Ｂで計測した加工面３Ａの形状と
目標面形状との差から求められる。
を行う場合には、まず、加工物３の加工面３Ａに研磨剤
を塗布し、Ｚチルティング装置１４によって研磨ヘッド
１３を下降させて研磨工具２３を加工面３Ａに接触させ
る。次に、揺動装置２７により研磨工具２３を矢印Ｄ方
向に往復運動させると共に、定圧装置２６により研磨工
具２３に所定の加圧力を加え、研磨工具２３の研磨面と
加工物３の加工面３Ａとで摺擦を行わせる。このとき、
研磨工具２３の加圧方向と加工面３Ａの法線方向が常に
一致するように、また、変位センサによって計測される
荷重軸２５の変位量が一定になるように、走査パター
ン、及び後述する走査速度分布に従ってＹ軸テーブル
４、Ｘ軸テーブル７、θテーブル１０、及びＺチルティ
ング装置１４が同期制御され、これによって研磨ヘッド
１３が加工面３Ａの形状に倣った走査を行って加工面３
Ａの研磨加工を行う。ここで、研磨量は、研磨工具２３
の加圧力、加工物との相対速度、滞留時間に比例し、加
工面３Ａの形状を目標面形状に近づけるための滞留時間
分布、つまり、研磨工具２３の走査速度分布は、研磨工
具２３の加圧力と相対速度を一定に保ったときに研磨工
具２３が加工面３Ａを単位時間あたり除去する単位除去
形状と、形状計測部１Ｂで計測した加工面３Ａの形状と
目標面形状との差から求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の曲面研
磨装置によると、研磨工具と加工面の接触点から離れた
位置を中心に研磨ヘッドの姿勢を変化させているため、
研磨ヘッドの姿勢変化と共に研磨工具の水平方向位置や
垂直方向位置が変化し、加工物、或いは研磨ヘッドの水
平方向位置や垂直方向位置を補正しなければならないと
いう問題がある。特に、加工面の法線方向の変化が大き
い箇所ではその補正量も大きくなり、制御機構の計算速
度や駆動機構の追従速度の限界から研磨工具の走査速度
が指令走査速度に追従できなくなる。このため、滞留時
間分布が指令値から外れることになり、加工精度が低下
するという問題が生じる。
磨装置によると、研磨工具と加工面の接触点から離れた
位置を中心に研磨ヘッドの姿勢を変化させているため、
研磨ヘッドの姿勢変化と共に研磨工具の水平方向位置や
垂直方向位置が変化し、加工物、或いは研磨ヘッドの水
平方向位置や垂直方向位置を補正しなければならないと
いう問題がある。特に、加工面の法線方向の変化が大き
い箇所ではその補正量も大きくなり、制御機構の計算速
度や駆動機構の追従速度の限界から研磨工具の走査速度
が指令走査速度に追従できなくなる。このため、滞留時
間分布が指令値から外れることになり、加工精度が低下
するという問題が生じる。
【００１２】従って、本発明の目的は研磨工具を指令走
査速度で走査できるようにして、加工精度の向上を図る
ことができる曲面研磨方法、及び曲面研磨装置を提供す
ることである。
査速度で走査できるようにして、加工精度の向上を図る
ことができる曲面研磨方法、及び曲面研磨装置を提供す
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、研磨工具を指令走査速度で走査できるようにして、
加工精度の向上を図るため、研磨工具の荷重軸を加工物
の加工面の法線に一致させながら研磨工具を所定の押付
け力で加工面に押付け、加工面の法線方向に応じて研磨
工具の加工面上の接触点を中心にして荷重軸の姿勢を制
御することにより荷重軸を法線に一致させながら研磨工
具で加工面を走査して加工面を研磨する曲面研磨方法を
提供するものである。
み、研磨工具を指令走査速度で走査できるようにして、
加工精度の向上を図るため、研磨工具の荷重軸を加工物
の加工面の法線に一致させながら研磨工具を所定の押付
け力で加工面に押付け、加工面の法線方向に応じて研磨
工具の加工面上の接触点を中心にして荷重軸の姿勢を制
御することにより荷重軸を法線に一致させながら研磨工
具で加工面を走査して加工面を研磨する曲面研磨方法を
提供するものである。
【００１４】上記荷重軸の姿勢は、所定の平面に形成さ
れ、接触点を中心とする第１の円弧に基づく荷重軸の姿
勢の変位と、所定の平面と直交する他の平面に形成さ
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする第２の円弧に基づく荷重軸の姿勢の変位と
の合成によって制御されることが好ましい。
れ、接触点を中心とする第１の円弧に基づく荷重軸の姿
勢の変位と、所定の平面と直交する他の平面に形成さ
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする第２の円弧に基づく荷重軸の姿勢の変位と
の合成によって制御されることが好ましい。
【００１５】上記荷重軸の姿勢は、所定の平面に形成さ
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする第１の円弧に基づく加工物の姿勢の変位
と、所定の平面と直交する他の平面に形成され、３次元
座標の２軸の値において接触点と一致する点を中心とす
る第２の円弧に基づく加工物の姿勢の変位との合成によ
って制御されることが好ましい。
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする第１の円弧に基づく加工物の姿勢の変位
と、所定の平面と直交する他の平面に形成され、３次元
座標の２軸の値において接触点と一致する点を中心とす
る第２の円弧に基づく加工物の姿勢の変位との合成によ
って制御されることが好ましい。
【００１６】また、本発明は以上述べた目的を実現する
ため、研磨工具に所定の押圧力を付与して、研磨工具を
加工物の加工面に所定の押付け力で押付ける押付け手段
と、加工面上で研磨工具に研磨運動を与える研磨運動手
段と、加工面と研磨工具の相対的な位置を調整する位置
調整手段と、研磨工具の加工面上の接触点を中心にして
研磨工具の荷重軸の加工面に対する相対的な姿勢を調整
する荷重軸姿勢調整手段と、位置調整手段、及び荷重軸
姿勢調整手段を制御して、荷重軸を法線に一致させなが
ら研磨工具で加工面上を走査して加工面を研磨させる制
御手段を備えた曲面研磨装置を提供するものである。
ため、研磨工具に所定の押圧力を付与して、研磨工具を
加工物の加工面に所定の押付け力で押付ける押付け手段
と、加工面上で研磨工具に研磨運動を与える研磨運動手
段と、加工面と研磨工具の相対的な位置を調整する位置
調整手段と、研磨工具の加工面上の接触点を中心にして
研磨工具の荷重軸の加工面に対する相対的な姿勢を調整
する荷重軸姿勢調整手段と、位置調整手段、及び荷重軸
姿勢調整手段を制御して、荷重軸を法線に一致させなが
ら研磨工具で加工面上を走査して加工面を研磨させる制
御手段を備えた曲面研磨装置を提供するものである。
【００１７】上記位置調整手段は、加工面と研磨工具の
相対的な水平方向位置を調整する水平方向位置調整手段
と、加工面と研磨工具の相対的な垂直方向位置を調整す
る垂直方向位置調整手段を含んでいることが好ましい。
相対的な水平方向位置を調整する水平方向位置調整手段
と、加工面と研磨工具の相対的な垂直方向位置を調整す
る垂直方向位置調整手段を含んでいることが好ましい。
【００１８】上記荷重軸調整手段は、所定の平面に配置
され、接触点を中心とする円弧を有する第１の円弧ガイ
ドと、第１の円弧ガイドに基づいて荷重軸の姿勢を変位
させる第１の変位手段と、所定の平面と直交する他の平
面に配置され、３次元座標の２軸の値において接触点と
一致する点を中心とする円弧を有する第２の円弧ガイド
と、第２の円弧ガイドに基づいて荷重軸の姿勢を変位す
る第２の変位手段によって構成されることが好ましい。
され、接触点を中心とする円弧を有する第１の円弧ガイ
ドと、第１の円弧ガイドに基づいて荷重軸の姿勢を変位
させる第１の変位手段と、所定の平面と直交する他の平
面に配置され、３次元座標の２軸の値において接触点と
一致する点を中心とする円弧を有する第２の円弧ガイド
と、第２の円弧ガイドに基づいて荷重軸の姿勢を変位す
る第２の変位手段によって構成されることが好ましい。
【００１９】上記荷重軸調整手段は、所定の平面に配置
され、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する
点を中心とする円弧を有する第１の円弧ガイドと、第１
の円弧ガイドに基づいて加工物の姿勢を変位させる第１
の変位手段と、所定の平面と直交する他の平面に配置さ
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする円弧を有する第２の円弧ガイドと、第２の
円弧ガイドに基づいて加工物の姿勢を変位させる第２の
変位手段によって構成されることが好ましい。
され、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する
点を中心とする円弧を有する第１の円弧ガイドと、第１
の円弧ガイドに基づいて加工物の姿勢を変位させる第１
の変位手段と、所定の平面と直交する他の平面に配置さ
れ、３次元座標の２軸の値において接触点と一致する点
を中心とする円弧を有する第２の円弧ガイドと、第２の
円弧ガイドに基づいて加工物の姿勢を変位させる第２の
変位手段によって構成されることが好ましい。
【００２０】上記研磨工具は、球形状部材から構成さ
れ、上記第１、及び第２の円弧ガイドは、それぞれの円
弧中心が３次元座標の２軸の値において球形状部材の先
端の位置と一致している構成が好ましい。
れ、上記第１、及び第２の円弧ガイドは、それぞれの円
弧中心が３次元座標の２軸の値において球形状部材の先
端の位置と一致している構成が好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の曲面研磨方法、及
び曲面研磨装置を添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。
び曲面研磨装置を添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００２２】図１には、本発明の第１の実施の形態にお
ける曲面研磨装置の構成が示されている。この曲面研磨
装置は、支持定盤３３上に設けられ、加工物３４に所定
の運動を行わせる加工物駆動部３５と、支持定盤３３上
に設けられ、研磨ヘッド３７を支持して加工物３４の加
工面３４Ａ上に位置させる研磨ヘッド支持部３６と、研
磨加工の駆動を制御する駆動制御部３３Ａを備えて構成
されている。
ける曲面研磨装置の構成が示されている。この曲面研磨
装置は、支持定盤３３上に設けられ、加工物３４に所定
の運動を行わせる加工物駆動部３５と、支持定盤３３上
に設けられ、研磨ヘッド３７を支持して加工物３４の加
工面３４Ａ上に位置させる研磨ヘッド支持部３６と、研
磨加工の駆動を制御する駆動制御部３３Ａを備えて構成
されている。
【００２３】加工物駆動部３５は、加工物３４にＹ軸方
向の水平運動を行わせるＹ軸機構部３８と、加工物３４
にＸ軸方向の水平運動を行わせるＸ軸機構部３９と、Ｘ
軸機構部３９上に加工物３４を固定する固定治具４０を
備えている。
向の水平運動を行わせるＹ軸機構部３８と、加工物３４
にＸ軸方向の水平運動を行わせるＸ軸機構部３９と、Ｘ
軸機構部３９上に加工物３４を固定する固定治具４０を
備えている。
【００２４】Ｙ軸機構部３８は、支持定盤３３上にＹ軸
方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４１Ａ、４
１Ｂと、ガイド４１Ａ、４１Ｂにスライド自在に係合し
たＹ軸テーブル４２と、ガイド４１Ａ、４１Ｂ間に平行
に配置され、Ｙ軸テーブル４２に設けられたナット（図
示ぜす）と螺合したボールネジ４３と、出力軸にボール
ネジ４３の一端が接続され、ボールネジ４３を回転させ
てＹ軸テーブル４２をＹ軸方向に移動させ、且つ、所定
の位置で停止させて位置決めするサーボモータ４４より
構成されている。
方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４１Ａ、４
１Ｂと、ガイド４１Ａ、４１Ｂにスライド自在に係合し
たＹ軸テーブル４２と、ガイド４１Ａ、４１Ｂ間に平行
に配置され、Ｙ軸テーブル４２に設けられたナット（図
示ぜす）と螺合したボールネジ４３と、出力軸にボール
ネジ４３の一端が接続され、ボールネジ４３を回転させ
てＹ軸テーブル４２をＹ軸方向に移動させ、且つ、所定
の位置で停止させて位置決めするサーボモータ４４より
構成されている。
【００２５】Ｘ軸機構部３９は、Ｙ軸テーブル４２上に
Ｘ軸方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４５
Ａ、４５Ｂと、ガイド４５Ａ、４５Ｂにスライド自在に
係合したＸ軸テーブル４６と、ガイド４５Ａ、４５Ｂ間
に平行に配置され、Ｘ軸テーブル４６に設けられたナッ
ト（図示ぜす）と螺合したボールネジ４７と、出力軸に
ボールネジ４７の一端が接続され、ボールネジ４７を回
転させてＸ軸テーブル４６をＸ軸方向に移動させ、且
つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモータ
４８より構成されている。
Ｘ軸方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４５
Ａ、４５Ｂと、ガイド４５Ａ、４５Ｂにスライド自在に
係合したＸ軸テーブル４６と、ガイド４５Ａ、４５Ｂ間
に平行に配置され、Ｘ軸テーブル４６に設けられたナッ
ト（図示ぜす）と螺合したボールネジ４７と、出力軸に
ボールネジ４７の一端が接続され、ボールネジ４７を回
転させてＸ軸テーブル４６をＸ軸方向に移動させ、且
つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモータ
４８より構成されている。
【００２６】研磨ヘッド支持部３６は、支持定盤３３上
に設けられた支柱４９Ａ、４９Ｂにに支持され、Ｚ軸方
向の垂直運動を行うＺ軸機構部５０と、Ｚ軸機構部５０
に支持され、研磨ヘッド３７にＸ軸と平行な軸を中心と
した円弧方向（以下、α軸方向という）の回転運動を行
わせるα軸機構部５１と、α軸機構部５１に支持され、
Ｙ軸と平行な軸を中心とした円弧方向（以下、β軸方向
という）の回転運動を行わせるβ軸機構部５２を有して
構成されている。
に設けられた支柱４９Ａ、４９Ｂにに支持され、Ｚ軸方
向の垂直運動を行うＺ軸機構部５０と、Ｚ軸機構部５０
に支持され、研磨ヘッド３７にＸ軸と平行な軸を中心と
した円弧方向（以下、α軸方向という）の回転運動を行
わせるα軸機構部５１と、α軸機構部５１に支持され、
Ｙ軸と平行な軸を中心とした円弧方向（以下、β軸方向
という）の回転運動を行わせるβ軸機構部５２を有して
構成されている。
【００２７】Ｚ軸機構部５０は、図示しないガイドにス
ライド自在に係合し、図示しないサーボモータ、及びボ
ールネジによりＺ軸方向に移動して、且つ、所定の位置
で停止して位置決めされるＺ軸スライダ５３を有してい
る。
ライド自在に係合し、図示しないサーボモータ、及びボ
ールネジによりＺ軸方向に移動して、且つ、所定の位置
で停止して位置決めされるＺ軸スライダ５３を有してい
る。
【００２８】α軸機構部５１は、Ｚ軸スライダ５３に固
定され、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした円弧ガイド５
４と、図示しないサーボモータにより円弧ガイド５４に
沿って移動して、所定の位置で位置決めされるα軸スラ
イダ５５を有して構成されている。
定され、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした円弧ガイド５
４と、図示しないサーボモータにより円弧ガイド５４に
沿って移動して、所定の位置で位置決めされるα軸スラ
イダ５５を有して構成されている。
【００２９】β軸機構部５２は、α軸スライダ５５に固
定され、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした円弧ガイド５
６と、図示しないサーボモータにより円弧ガイド５６に
沿って移動して、所定の位置で位置決めされるβ軸スラ
イダ５７を有して構成されている。
定され、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした円弧ガイド５
６と、図示しないサーボモータにより円弧ガイド５６に
沿って移動して、所定の位置で位置決めされるβ軸スラ
イダ５７を有して構成されている。
【００３０】研磨ヘッド３７は、β軸スライダ５７に取
り付けられ、図示しない電空変換レギュレータとドライ
バにより空気圧が制御されることにより後述する研磨工
具を加工面３４Ａに所定の力で押し付けるエアシリンダ
５８と、エアシリンダ５８のシリンダ部５８Ａに取り付
けられ、図示しないドライバによって駆動されることに
より回転トルクを発生するスピンドル５９と、スピンド
ル５９の回転軸５９Ａの先端に取り付けられ、回転運動
によって加工面３４Ａの研磨加工を行う略球形状の研磨
工具６０より構成されている。
り付けられ、図示しない電空変換レギュレータとドライ
バにより空気圧が制御されることにより後述する研磨工
具を加工面３４Ａに所定の力で押し付けるエアシリンダ
５８と、エアシリンダ５８のシリンダ部５８Ａに取り付
けられ、図示しないドライバによって駆動されることに
より回転トルクを発生するスピンドル５９と、スピンド
ル５９の回転軸５９Ａの先端に取り付けられ、回転運動
によって加工面３４Ａの研磨加工を行う略球形状の研磨
工具６０より構成されている。
【００３１】駆動制御部３３Ａは、図示しない駆動計算
部によって計算された駆動データに基づいて水平駆動軸
であるＹ軸機構部３８、及びＸ軸機構部３９と垂直駆動
軸であるＺ軸機構部５０と傾斜駆動軸であるα軸機構部
５１、及びβ軸機構部５２の合計５軸の駆動を同期制御
して、研磨工具６０の荷重軸が加工面３４Ａの法線と一
致するように研磨工具６０の走査を行わせる。
部によって計算された駆動データに基づいて水平駆動軸
であるＹ軸機構部３８、及びＸ軸機構部３９と垂直駆動
軸であるＺ軸機構部５０と傾斜駆動軸であるα軸機構部
５１、及びβ軸機構部５２の合計５軸の駆動を同期制御
して、研磨工具６０の荷重軸が加工面３４Ａの法線と一
致するように研磨工具６０の走査を行わせる。
【００３２】ここで、傾斜駆動軸であるα軸機構部５
１、及びβ軸機構部５２について説明する。
１、及びβ軸機構部５２について説明する。
【００３３】図２は、図１のＹ、Ｚ平面図を、また、図
３は、図１のＸ、Ｚ平面図をそれぞれ示し、α軸機構部
５１の円弧ガイド５４は、その曲率中心Ｏ1 がＹ方向と
Ｚ方向の位置において研磨工具６０の先端と一致するよ
うに構成され、また、β軸機構部５２の円弧ガイド５６
は、その曲率中心Ｏ2 がＸ方向とＺ方向の位置において
研磨工具６０の先端と一致するように構成されている。
このため、α軸スライダ５５、及びβ軸スライダ５７を
それぞれの円弧ガイド５４、５６の曲率中心Ｏ 1 、Ｏ2
を軸にしてα軸方向、及びβ軸方向に回動運動させるこ
とにより、研磨ヘッド３７を研磨工具６０の先端を中心
に任意の方向に傾斜させることが可能になっている。
３は、図１のＸ、Ｚ平面図をそれぞれ示し、α軸機構部
５１の円弧ガイド５４は、その曲率中心Ｏ1 がＹ方向と
Ｚ方向の位置において研磨工具６０の先端と一致するよ
うに構成され、また、β軸機構部５２の円弧ガイド５６
は、その曲率中心Ｏ2 がＸ方向とＺ方向の位置において
研磨工具６０の先端と一致するように構成されている。
このため、α軸スライダ５５、及びβ軸スライダ５７を
それぞれの円弧ガイド５４、５６の曲率中心Ｏ 1 、Ｏ2
を軸にしてα軸方向、及びβ軸方向に回動運動させるこ
とにより、研磨ヘッド３７を研磨工具６０の先端を中心
に任意の方向に傾斜させることが可能になっている。
【００３４】以下、上記曲面研磨装置を用いた曲面研磨
方法を説明する。
方法を説明する。
【００３５】まず、加工物３４の加工面３４Ａ上に研磨
剤を塗布した後、Ｚ軸機構部５０のＺ軸スライダ５３を
下降させて、研磨工具６０を加工物３４の加工面３４Ａ
の研磨開始点上に位置させると共に、エアシリンダ５８
の空気圧を制御して研磨工具６０を所定の力で加工面３
４Ａ上に押し付ける。また同時に、スピンドル５９によ
って研磨工具６０を回転させると共に、駆動制御部３３
Ａが予め駆動計算部で計算された駆動データに基づい
て、Ｙ軸機構部３８のサーボモータ４４、Ｘ軸機構部３
９のサーボモータ４８、Ｚ軸機構部５０のサーボモー
タ、α軸機構部５１のサーボモータ、及びβ軸機構部５
２のサーボモータの各ドライバに所定の制御信号を出力
して、Ｙ軸テーブル４２、及びＸ軸テーブル４６の水平
方向位置とＺ軸スライダ５３の垂直方向位置とα軸スラ
イダ５５、及びβ軸スライダ５７の回転位置を同期制御
することにより、加工面３４Ａの法線と研磨工具６０の
荷重軸（押付け方向）が一致するように研磨ヘッド３７
の姿勢を変化させながら研磨工具６０で加工面３４Ａを
走査して、加工面３４Ａを研磨する。このとき、研磨ヘ
ッド３７が研磨工具６０の先端、つまり、加工面３４Ａ
との接触点を中心に傾斜するようになっているため、研
磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具６０の水平方
向位置や垂直方向位置が変化することがない。このた
め、Ｙ軸機構部３８、及びＸ軸機構部３９を研磨ヘッド
３７の走査距離に応じて、また、Ｚ軸機構部５０を加工
面３４Ａの高さに応じてそれぞれ駆動するだけで良く、
このため、加工面３４Ａの法線方向の変化が大きい箇所
でも研磨工具６０の走査速度を指令走査速度に追従させ
ることができる。その結果、滞留時間分布を指令値に一
致させることができ、加工精度の向上を図ることができ
る。
剤を塗布した後、Ｚ軸機構部５０のＺ軸スライダ５３を
下降させて、研磨工具６０を加工物３４の加工面３４Ａ
の研磨開始点上に位置させると共に、エアシリンダ５８
の空気圧を制御して研磨工具６０を所定の力で加工面３
４Ａ上に押し付ける。また同時に、スピンドル５９によ
って研磨工具６０を回転させると共に、駆動制御部３３
Ａが予め駆動計算部で計算された駆動データに基づい
て、Ｙ軸機構部３８のサーボモータ４４、Ｘ軸機構部３
９のサーボモータ４８、Ｚ軸機構部５０のサーボモー
タ、α軸機構部５１のサーボモータ、及びβ軸機構部５
２のサーボモータの各ドライバに所定の制御信号を出力
して、Ｙ軸テーブル４２、及びＸ軸テーブル４６の水平
方向位置とＺ軸スライダ５３の垂直方向位置とα軸スラ
イダ５５、及びβ軸スライダ５７の回転位置を同期制御
することにより、加工面３４Ａの法線と研磨工具６０の
荷重軸（押付け方向）が一致するように研磨ヘッド３７
の姿勢を変化させながら研磨工具６０で加工面３４Ａを
走査して、加工面３４Ａを研磨する。このとき、研磨ヘ
ッド３７が研磨工具６０の先端、つまり、加工面３４Ａ
との接触点を中心に傾斜するようになっているため、研
磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具６０の水平方
向位置や垂直方向位置が変化することがない。このた
め、Ｙ軸機構部３８、及びＸ軸機構部３９を研磨ヘッド
３７の走査距離に応じて、また、Ｚ軸機構部５０を加工
面３４Ａの高さに応じてそれぞれ駆動するだけで良く、
このため、加工面３４Ａの法線方向の変化が大きい箇所
でも研磨工具６０の走査速度を指令走査速度に追従させ
ることができる。その結果、滞留時間分布を指令値に一
致させることができ、加工精度の向上を図ることができ
る。
【００３６】図４の(a),(b) は、加工面３４Ａの形状変
化に対応するように研磨ヘッド３７の姿勢を変化させな
がら研磨工具６０で加工面３４Ａを走査した時の水平駆
動部の動作を示す。ここで、研磨ヘッド３７の長さＬを
３００ｍｍ、加工面３４Ａ上の走査距離Ｄ1 を２ｍｍ、
加工面３４Ａ上の指令走査速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、
加工面３４Ａの形状変化に対する研磨ヘッド３７の傾斜
角度の変化量θを４°とする。このとき、図４の(a) に
示すように、研磨工具６０と加工面３４Ａとの接触点を
回転中心Ｐ1 として研磨ヘッド３７の姿勢を変化させる
場合では、研磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具
６０の水平方向位置の変化がないため、水平駆動部の駆
動距離Ｄ2 を２ｍｍ、駆動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃと
指令値と同じ値にすれば良い。ところが、図４の(b) に
示すように、加工面３４Ａから離れた位置を回転中心Ｐ
2 として研磨ヘッド３７を姿勢を変化させる場合では、
研磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具６０の水平
方向位置が変化するため、水平駆動部の駆動距離Ｄ2 を
約２３ｍｍ、駆動速度を２３００ｍｍ／ｓｅｃと指令値
の１０倍以上の値にする必要がある。このため、駆動機
構の追従速度の限界等から指令走査速度に追従できなく
なり、加工精度が低下することになる。
化に対応するように研磨ヘッド３７の姿勢を変化させな
がら研磨工具６０で加工面３４Ａを走査した時の水平駆
動部の動作を示す。ここで、研磨ヘッド３７の長さＬを
３００ｍｍ、加工面３４Ａ上の走査距離Ｄ1 を２ｍｍ、
加工面３４Ａ上の指令走査速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、
加工面３４Ａの形状変化に対する研磨ヘッド３７の傾斜
角度の変化量θを４°とする。このとき、図４の(a) に
示すように、研磨工具６０と加工面３４Ａとの接触点を
回転中心Ｐ1 として研磨ヘッド３７の姿勢を変化させる
場合では、研磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具
６０の水平方向位置の変化がないため、水平駆動部の駆
動距離Ｄ2 を２ｍｍ、駆動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃと
指令値と同じ値にすれば良い。ところが、図４の(b) に
示すように、加工面３４Ａから離れた位置を回転中心Ｐ
2 として研磨ヘッド３７を姿勢を変化させる場合では、
研磨ヘッド３７の姿勢変化によって研磨工具６０の水平
方向位置が変化するため、水平駆動部の駆動距離Ｄ2 を
約２３ｍｍ、駆動速度を２３００ｍｍ／ｓｅｃと指令値
の１０倍以上の値にする必要がある。このため、駆動機
構の追従速度の限界等から指令走査速度に追従できなく
なり、加工精度が低下することになる。
【００３７】なお、以上の実施の形態では、５軸同期制
御を行ったが、Ｚ軸機構部５０の制御を省略した４軸同
期制御を行っても良い。この場合、Ｚ軸機構部５０は研
磨ヘッド３７を任意の一定の高さに保持するように構成
されており、また、エアシリンダ５８は研磨工具６０の
先端が所定の位置から十数ｍｍの範囲で変化するように
シリンダ部５８Ａを所定の範囲で揺動させるように構成
されている。更に、円弧ガイド５４は、その曲率中心Ｏ
1 が所定の位置に研磨工具６０の先端がある時のその先
端位置とＹ方向とＺ方向の位置において一致するように
構成され、また、円弧ガイド５６は、その曲率中心Ｏ2
が所定の位置に研磨工具６０の先端がある時のその先端
位置とＸ方向とＺ方向の位置において一致するように構
成されている。
御を行ったが、Ｚ軸機構部５０の制御を省略した４軸同
期制御を行っても良い。この場合、Ｚ軸機構部５０は研
磨ヘッド３７を任意の一定の高さに保持するように構成
されており、また、エアシリンダ５８は研磨工具６０の
先端が所定の位置から十数ｍｍの範囲で変化するように
シリンダ部５８Ａを所定の範囲で揺動させるように構成
されている。更に、円弧ガイド５４は、その曲率中心Ｏ
1 が所定の位置に研磨工具６０の先端がある時のその先
端位置とＹ方向とＺ方向の位置において一致するように
構成され、また、円弧ガイド５６は、その曲率中心Ｏ2
が所定の位置に研磨工具６０の先端がある時のその先端
位置とＸ方向とＺ方向の位置において一致するように構
成されている。
【００３８】以上のように構成された曲面研磨装置で研
磨加工を行う場合には、まず、加工物３４の加工面３４
Ａ上に研磨剤を塗布した後、研磨工具６０が加工物３４
の加工面３４Ａ上に接触する高さまでＺ軸機構部５０の
Ｚ軸スライダ５３を下降させてその高さに固定すると共
に、エアシリンダ５８の空気圧を制御して研磨工具６０
を所定の力で加工面３４Ａ上に押し付ける。また同時
に、スピンドル５９によって研磨工具６０を回転させる
と共に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で計算され
た駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボモー
タ４４、Ｘ軸機構部３９のサーボモータ４８、α軸機構
部５１のサーボモータ、及びβ軸機構部５２のサーボモ
ータの各ドライバに所定の制御信号を出力して、Ｙ軸テ
ーブル４２、及びＸ軸テーブル４６の水平方向位置とα
軸スライダ５５、及びβ軸スライダ５７の回転位置の４
軸を同期制御することにより、加工面３４Ａの法線と研
磨工具６０の荷重軸（押付け方向）が一致するように研
磨ヘッド３７の姿勢を変化させながら研磨工具６０で加
工面３４Ａを走査して、加工面３４Ａを研磨する。この
とき、加工面３４Ａの高低変化によって研磨工具６０が
押し付けられる位置は変動するが、エアシリンダ５８の
シリンダ部５８Ａが追従揺動することにより一定の押付
け力で研磨加工を行うことができる。また、研磨工具６
０が押し付けられる位置の変化分は、駆動データの計算
時に補正される。
磨加工を行う場合には、まず、加工物３４の加工面３４
Ａ上に研磨剤を塗布した後、研磨工具６０が加工物３４
の加工面３４Ａ上に接触する高さまでＺ軸機構部５０の
Ｚ軸スライダ５３を下降させてその高さに固定すると共
に、エアシリンダ５８の空気圧を制御して研磨工具６０
を所定の力で加工面３４Ａ上に押し付ける。また同時
に、スピンドル５９によって研磨工具６０を回転させる
と共に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で計算され
た駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボモー
タ４４、Ｘ軸機構部３９のサーボモータ４８、α軸機構
部５１のサーボモータ、及びβ軸機構部５２のサーボモ
ータの各ドライバに所定の制御信号を出力して、Ｙ軸テ
ーブル４２、及びＸ軸テーブル４６の水平方向位置とα
軸スライダ５５、及びβ軸スライダ５７の回転位置の４
軸を同期制御することにより、加工面３４Ａの法線と研
磨工具６０の荷重軸（押付け方向）が一致するように研
磨ヘッド３７の姿勢を変化させながら研磨工具６０で加
工面３４Ａを走査して、加工面３４Ａを研磨する。この
とき、加工面３４Ａの高低変化によって研磨工具６０が
押し付けられる位置は変動するが、エアシリンダ５８の
シリンダ部５８Ａが追従揺動することにより一定の押付
け力で研磨加工を行うことができる。また、研磨工具６
０が押し付けられる位置の変化分は、駆動データの計算
時に補正される。
【００３９】図５は、Ｘ方向とＺ方向の２次元において
本実施の形態の有効範囲を検討したもので、加工面の高
低変化量と傾斜変化量から有効範囲を示した一例であ
る。水平一方向に対し加工面の高低変化量が２０ｍｍ以
内の加工物や、傾斜変化量が４５°以内の加工物であれ
ば、研磨工具６０の水平方向位置の変化量は加工面全面
にわたって１０ｍｍ以内であり、容易に補正することが
できる。
本実施の形態の有効範囲を検討したもので、加工面の高
低変化量と傾斜変化量から有効範囲を示した一例であ
る。水平一方向に対し加工面の高低変化量が２０ｍｍ以
内の加工物や、傾斜変化量が４５°以内の加工物であれ
ば、研磨工具６０の水平方向位置の変化量は加工面全面
にわたって１０ｍｍ以内であり、容易に補正することが
できる。
【００４０】このように４軸同期制御による研磨加工で
も、研磨ヘッド３７の姿勢変化による研磨工具６０の水
平方向位置や垂直方向位置の変化量が少ないため、研磨
工具６０の走査速度を指令走査速度に追従させることが
できる。このため、滞留時間分布が指令値と一致するこ
とになり、加工精度を向上させることができる。また、
４軸同期制御のため、構成を簡素化することができ、コ
ストダウンを図ることができる。
も、研磨ヘッド３７の姿勢変化による研磨工具６０の水
平方向位置や垂直方向位置の変化量が少ないため、研磨
工具６０の走査速度を指令走査速度に追従させることが
できる。このため、滞留時間分布が指令値と一致するこ
とになり、加工精度を向上させることができる。また、
４軸同期制御のため、構成を簡素化することができ、コ
ストダウンを図ることができる。
【００４１】図６には、本発明の第３の実施の形態の曲
面研磨装置が示されている。この図において、図１、図
２、及び図３と同一の部分には同一の引用数字、符号を
付したので、重複する説明は省略する。この曲面研磨装
置は、加工物駆動部３５に加工物３４にβ軸方向の回転
運動を行わせるβ軸機構部６１と、加工物３４にα軸方
向の回転運動を行わせるα軸機構部６２と、加工物３４
にＺ軸方向の垂直運動を行わせるＺ軸機構部６８が付加
され、研磨ヘッド支持部３６として支持定盤３３上の設
けられた支柱７０Ａ、７０Ｂと、支柱７０Ａ、７０Ｂ間
に固定された粱７１と、粱７１に支持された垂直機構部
７２が設けられた構成を有している。
面研磨装置が示されている。この図において、図１、図
２、及び図３と同一の部分には同一の引用数字、符号を
付したので、重複する説明は省略する。この曲面研磨装
置は、加工物駆動部３５に加工物３４にβ軸方向の回転
運動を行わせるβ軸機構部６１と、加工物３４にα軸方
向の回転運動を行わせるα軸機構部６２と、加工物３４
にＺ軸方向の垂直運動を行わせるＺ軸機構部６８が付加
され、研磨ヘッド支持部３６として支持定盤３３上の設
けられた支柱７０Ａ、７０Ｂと、支柱７０Ａ、７０Ｂ間
に固定された粱７１と、粱７１に支持された垂直機構部
７２が設けられた構成を有している。
【００４２】β軸機構部６１は、支持定盤３３上に設け
られ、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧面６
３Ａが形成された円弧ガイド６３と、Ｘ軸と平行な軸を
曲率中心とした凸状の円弧面６４Ａが形成され、円弧ガ
イド６３にβ軸方向の回転ができるように係合したβ軸
テーブル６４と、β軸テーブル６４に設けられたナット
（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）と、出
力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジを回転
させてβ軸テーブル６４をＹ軸方向に回動させ、且つ、
所定の位置で停止させて位置決めするサーボモータ（図
示せず）より構成されている。ガイド６３の円弧面６３
Ａとβ軸テーブル６４の円弧面６４Ａは、その曲率中心
Ｏ1 がＹ方向とＺ方向の位置において研磨工具６０の先
端と一致するように構成されている。
られ、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧面６
３Ａが形成された円弧ガイド６３と、Ｘ軸と平行な軸を
曲率中心とした凸状の円弧面６４Ａが形成され、円弧ガ
イド６３にβ軸方向の回転ができるように係合したβ軸
テーブル６４と、β軸テーブル６４に設けられたナット
（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）と、出
力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジを回転
させてβ軸テーブル６４をＹ軸方向に回動させ、且つ、
所定の位置で停止させて位置決めするサーボモータ（図
示せず）より構成されている。ガイド６３の円弧面６３
Ａとβ軸テーブル６４の円弧面６４Ａは、その曲率中心
Ｏ1 がＹ方向とＺ方向の位置において研磨工具６０の先
端と一致するように構成されている。
【００４３】α軸機構部６２は、β軸テーブル６４上に
設けられ、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面６５Ａが形成された円弧ガイド６５と、Ｙ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の円弧面６６Ａが形成され、円
弧ガイド６５にα軸方向の回転ができるように係合した
α軸テーブル６６と、α軸テーブル６６に設けられたナ
ット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）
と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジ
を回転させてα軸テーブル６６をＸ軸方向に回動させ、
且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモー
タ６７より構成されている。ガイド６５の円弧面６５Ａ
とα軸テーブル６６の円弧面６６Ａは、その曲率中心Ｏ
2 がＹ方向とＺ方向の位置において研磨工具６０の先端
と一致するように構成されている。
設けられ、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面６５Ａが形成された円弧ガイド６５と、Ｙ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の円弧面６６Ａが形成され、円
弧ガイド６５にα軸方向の回転ができるように係合した
α軸テーブル６６と、α軸テーブル６６に設けられたナ
ット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）
と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジ
を回転させてα軸テーブル６６をＸ軸方向に回動させ、
且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモー
タ６７より構成されている。ガイド６５の円弧面６５Ａ
とα軸テーブル６６の円弧面６６Ａは、その曲率中心Ｏ
2 がＹ方向とＺ方向の位置において研磨工具６０の先端
と一致するように構成されている。
【００４４】Ｚ軸機構部６８は、図示しないリフター
と、リフターによって加工物３４の高さ方向に移動し、
且つ、所定の位置で位置決めされるＺ軸テーブル６９よ
り構成されている。
と、リフターによって加工物３４の高さ方向に移動し、
且つ、所定の位置で位置決めされるＺ軸テーブル６９よ
り構成されている。
【００４５】垂直機構部７２は、スピンドル５９が固定
された昇降自在なスライダ７３Ａを有し、研磨ヘッド３
７の姿勢が一定になるように研磨ヘッド３７の昇降をガ
イドするスライド機構部７３と、滑車７４Ａ、７４Ｂに
掛けられ、一端にスライダ７３Ａが、他端にウェイト７
５が接続されたワイヤ７６より構成されている。ウェイ
ト７５の重量は、スライダ７３Ａとスピンドル５９と研
磨工具６０の合計重量より所定の重量だけ小になってお
り、研磨工具６０が加工面３４Ａの形状に応じて下降し
たとき、その変位量に応じた距離だけウェイト７５が上
昇し、研磨工具６０が加工面３４Ａの形状に応じて上昇
したとき、ウェイト７５の荷重によってその変位量に応
じた距離だけウェイト７５が下降すると共に、研磨工具
６０がスライダ７３Ａとスピンドル５９と研磨工具６０
の合計重量による力からウェイト７５の荷重による力を
差し引いた力で加工面３４Ａに押し付けられるようにな
っている。
された昇降自在なスライダ７３Ａを有し、研磨ヘッド３
７の姿勢が一定になるように研磨ヘッド３７の昇降をガ
イドするスライド機構部７３と、滑車７４Ａ、７４Ｂに
掛けられ、一端にスライダ７３Ａが、他端にウェイト７
５が接続されたワイヤ７６より構成されている。ウェイ
ト７５の重量は、スライダ７３Ａとスピンドル５９と研
磨工具６０の合計重量より所定の重量だけ小になってお
り、研磨工具６０が加工面３４Ａの形状に応じて下降し
たとき、その変位量に応じた距離だけウェイト７５が上
昇し、研磨工具６０が加工面３４Ａの形状に応じて上昇
したとき、ウェイト７５の荷重によってその変位量に応
じた距離だけウェイト７５が下降すると共に、研磨工具
６０がスライダ７３Ａとスピンドル５９と研磨工具６０
の合計重量による力からウェイト７５の荷重による力を
差し引いた力で加工面３４Ａに押し付けられるようにな
っている。
【００４６】以下、本発明の第３の実施の形態の曲面研
磨方法を説明する。
磨方法を説明する。
【００４７】まず、加工物３４の加工面３４Ａ上に研磨
剤を塗布した後、ウェイト７５の荷重を調整して研磨工
具６０を微小な力で加工面３４Ａ上に押し付ける。また
同時に、スピンドル５９によって研磨工具６０を回転さ
せると共に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で計算
された駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボ
モータ４５、Ｘ軸機構部３９のサーボモータ４８、β軸
機構部６１のサーボモータ、α軸機構部６２のサーボモ
ータ６７、Ｚ軸機構部６８のリフターの各ドライバに所
定の制御信号を出力して、Ｙ軸テーブル４２、及びＸ軸
テーブル４６の水平方向位置とβ軸テーブル６４、及び
α軸テーブル６６の回転位置とＺ軸テーブル６９の垂直
方向位置を同期制御することにより、加工面３４Ａの法
線と研磨工具６０の荷重軸（押付け方向）が一致するよ
うに、加工面３４Ａに対する研磨ヘッド３７の姿勢を変
化させながら研磨工具６０で加工面３４Ａを走査して、
加工面３４Ａを研磨する。このとき、加工面３４Ａの高
低変化によって研磨工具６０が押し付けられる高さは変
動するが、スライド機構部７３におけるスライダ７３Ａ
の昇降によって研磨工具６０がその高さに応じて昇降す
るため、常にスライダ７３Ａとスピンドル５９と研磨工
具６０の合計重量による力からウェイト７５の荷重によ
る力を差し引いた一定の押付け力で研磨加工を行うこと
ができる。また、加工物３４が研磨工具６０との接触点
を中心に任意の方向に傾斜するようになっているため、
加工面３４Ａの法線と研磨工具６０の荷重軸を一致させ
るのに、加工物３４の水平方向位置や垂直方向位置を補
正する必要がなく、研磨工具６０の走査速度を指令走査
速度に追従させることができる。その結果、滞留時間分
布が指令値と一致することになり、加工精度の向上を図
ることができる。
剤を塗布した後、ウェイト７５の荷重を調整して研磨工
具６０を微小な力で加工面３４Ａ上に押し付ける。また
同時に、スピンドル５９によって研磨工具６０を回転さ
せると共に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で計算
された駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボ
モータ４５、Ｘ軸機構部３９のサーボモータ４８、β軸
機構部６１のサーボモータ、α軸機構部６２のサーボモ
ータ６７、Ｚ軸機構部６８のリフターの各ドライバに所
定の制御信号を出力して、Ｙ軸テーブル４２、及びＸ軸
テーブル４６の水平方向位置とβ軸テーブル６４、及び
α軸テーブル６６の回転位置とＺ軸テーブル６９の垂直
方向位置を同期制御することにより、加工面３４Ａの法
線と研磨工具６０の荷重軸（押付け方向）が一致するよ
うに、加工面３４Ａに対する研磨ヘッド３７の姿勢を変
化させながら研磨工具６０で加工面３４Ａを走査して、
加工面３４Ａを研磨する。このとき、加工面３４Ａの高
低変化によって研磨工具６０が押し付けられる高さは変
動するが、スライド機構部７３におけるスライダ７３Ａ
の昇降によって研磨工具６０がその高さに応じて昇降す
るため、常にスライダ７３Ａとスピンドル５９と研磨工
具６０の合計重量による力からウェイト７５の荷重によ
る力を差し引いた一定の押付け力で研磨加工を行うこと
ができる。また、加工物３４が研磨工具６０との接触点
を中心に任意の方向に傾斜するようになっているため、
加工面３４Ａの法線と研磨工具６０の荷重軸を一致させ
るのに、加工物３４の水平方向位置や垂直方向位置を補
正する必要がなく、研磨工具６０の走査速度を指令走査
速度に追従させることができる。その結果、滞留時間分
布が指令値と一致することになり、加工精度の向上を図
ることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の曲面研磨方
法、及び曲面研磨装置によると、加工面の研磨走査によ
って加工面の法線の方向が変化したとき、研磨工具の荷
重軸が法線に一致するように研磨工具の加工面上の接触
点を中心にして荷重軸の姿勢を制御するようにしたた
め、研磨工具を指令した走査速度で走査して、加工精度
の向上を図ることができる。
法、及び曲面研磨装置によると、加工面の研磨走査によ
って加工面の法線の方向が変化したとき、研磨工具の荷
重軸が法線に一致するように研磨工具の加工面上の接触
点を中心にして荷重軸の姿勢を制御するようにしたた
め、研磨工具を指令した走査速度で走査して、加工精度
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す説明図。
【図２】図１のＹ、Ｚ方向の平面図。
【図３】図１のＸ、Ｚ方向の平面図。
【図４】研磨ヘッドの姿勢変化に基づく水平駆動部の動
作を示す説明図。
作を示す説明図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る加工物の加工
有効範囲を示す説明図。
有効範囲を示す説明図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す説明図。
【図７】従来の曲面研磨装置を示す説明図。
【図８】従来の曲面研磨装置のＺチルティング装置を示
す説明図。
す説明図。
【図９】従来の曲面研磨装置の研磨ヘッドを示す説明
図。
図。
１Ａ 形状計測部 １Ｂ 研磨加工部 ２ 定盤 ３ 加工物 ４ Ｙ軸テーブル ５ ボールネジ ６ モータ ７ Ｘ軸テーブル ８ ボールネジ ９ モータ １０ θテーブル １１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 研磨フレーム １２ 取付板 １３ Ｚチルティング装置 １４ 研磨ヘッド １５ 三角取付板 １６Ａ、１６Ｂ 軸 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ ブロック １８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ 研磨アーム １９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ ボールネジ ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ モータ ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ ユニバーサルジョイント ２２ 研磨ヘッド取付板 ２３ 研磨工具 ２４ 研磨工具保持装置 ２５ 荷重軸 ２６ 定圧装置 ２７ 揺動装置 ２８ モータ ２８Ａ 出力軸 ２９ クランク ３０ コンロッド ３１ スライド軸 ３２ スライダ ３３ 支持定盤 ３３Ａ 駆動制御部 ３４ 加工物 ３４Ａ 加工面 ３５ 加工物駆動部 ３６ 研磨ヘッド支持部 ３７ 研磨ヘッド ３８ Ｙ軸機構部 ３９ Ｘ軸機構部 ４０ 固定治具 ４１Ａ、４１Ｂ ガイド ４２ Ｙ軸テーブル ４３ ボールネジ ４４ サーボモータ ４５Ａ、４５Ｂ ガイド ４６ Ｘ軸テーブル ４７ ボールネジ ４８ サーボモータ ４９Ａ、４９Ｂ 支柱 ５０ Ｚ軸機構部 ５１ α軸機構部 ５２ β軸機構部 ５３ Ｚ軸スライダ ５４ 円弧ガイド ５５ α軸スライダ ５６ 円弧ガイド ５７ β軸スライダ ５８ エアシリンダ ５８Ａ シリンリ部 ５９ スピンドル ５９Ａ 回転軸 ６０ 研磨工具 ６１ β軸機構部 ６２ α軸機構部 ６３ 円弧ガイド ６３Ａ 円弧面 ６４ β軸テーブル ６４Ａ 円弧面 ６５ 円弧ガイド ６５Ａ 円弧面 ６６ β軸テーブル ６６Ａ 円弧面 ６７ サーボモータ ６８ Ｚ軸機構部 ６９ Ｚ軸テーブル ７０Ａ、７０Ｂ 支柱 ７１ 粱 ７２ 垂直機構部 ７３ スライド機構部 ７３Ａ スライダ ７４Ａ、７４Ｂ 滑車 ７５ ウェイト ７６ ワイヤ
Claims (8)
- 【請求項１】 研磨工具の荷重軸を加工物の加工面の法
線に一致させながら前記研磨工具を所定の押付け力で前
記加工面に押付け、 前記加工面の法線方向に応じて前記研磨工具の前記加工
面上の接触点を中心にして前記荷重軸の姿勢を制御する
ことにより前記荷重軸を前記法線に一致させながら前記
研磨工具で前記加工面を走査して前記加工面を研磨する
ことを特徴とする曲面研磨方法。 - 【請求項２】 前記荷重軸の姿勢は、所定の平面に形成
され、前記接触点を中心とする第１の円弧に基づく前記
荷重軸の姿勢の変位と、前記所定の平面と直交する他の
平面に形成され、３次元座標の２軸の値において前記接
触点と一致する点を中心とする第２の円弧に基づく前記
荷重軸の姿勢の変位との合成によって制御される請求項
１記載の曲面研磨方法。 - 【請求項３】 前記荷重軸の姿勢は、所定の平面に形成
され、３次元座標の２軸の値において前記接触点と一致
する点を中心とする第１の円弧に基づく前記加工物の姿
勢の変位と、前記所定の平面と直交する他の平面に形成
され、３次元座標の２軸の値において前記接触点と一致
する点を中心とする第２の円弧に基づく前記加工物の姿
勢の変位との合成によって制御される請求項１記載の曲
面研磨方法。 - 【請求項４】 研磨工具に所定の押圧力を付与して、前
記研磨工具を加工物の加工面に所定の押付け力で押付け
る押付け手段と、 前記加工面上で前記研磨工具に研磨運動を与える研磨運
動手段と、 前記加工面と前記研磨工具の相対的な位置を調整する位
置調整手段と、 前記研磨工具の前記加工面上の接触点を中心にして前記
研磨工具の荷重軸の前記加工面に対する相対的な姿勢を
調整する荷重軸姿勢調整手段と、 前記位置調整手段、及び前記荷重軸姿勢調整手段を制御
して、前記荷重軸を前記法線に一致させながら前記研磨
工具で前記加工面上を走査して前記加工面を研磨させる
制御手段を備えていることを特徴とする曲面研磨装置。 - 【請求項５】 前記位置調整手段は、前記加工面と前記
研磨工具の相対的な水平方向位置を調整する水平方向位
置調整手段と、前記加工面と前記研磨工具の相対的な垂
直方向位置を調整する垂直方向位置調整手段を含む請求
項４記載の曲面研磨装置。 - 【請求項６】 前記荷重軸調整手段は、所定の平面に配
置され、前記接触点を中心とする円弧を有する第１の円
弧ガイドと、前記第１の円弧ガイドに基づいて前記荷重
軸の姿勢を変位させる第１の変位手段と、前記所定の平
面と直交する他の平面に配置され、３次元座標の２軸の
値において前記接触点と一致する点を中心とする円弧を
有する第２の円弧ガイドと、前記第２の円弧ガイドに基
づいて前記荷重軸の姿勢を変位する第２の変位手段によ
って構成される請求項４記載の曲面研磨装置。 - 【請求項７】 前記荷重軸調整手段は、所定の平面に配
置され、３次元座標の２軸の値において前記接触点と一
致する点を中心とする円弧を有する第１の円弧ガイド
と、前記第１の円弧ガイドに基づいて前記加工物の姿勢
を変位させる第１の変位手段と、前記所定の平面と直交
する他の平面に配置され、３次元座標の２軸の値におい
て前記接触点と一致する点を中心とする円弧を有する第
２の円弧ガイドと、前記第２の円弧ガイドに基づいて前
記加工物の姿勢を変位させる第２の変位手段によって構
成される請求項４記載の曲面研磨装置。 - 【請求項８】 前記研磨工具は、球形状部材から構成さ
れ、 前記第１、及び第２の円弧ガイドは、それぞれの円弧中
心が３次元座標の２軸の値において前記球形状部材の先
端の位置と一致している構成の請求項６、或いは７記載
の曲面研磨装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15782696A JP3613889B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
| US08/869,217 US5895311A (en) | 1996-06-06 | 1997-06-04 | Abrasive device that maintains normal line of contact with curved abrasive surface and method of using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15782696A JP3613889B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH106199A true JPH106199A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3613889B2 JP3613889B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=15658170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15782696A Expired - Fee Related JP3613889B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-19 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3613889B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2352417B (en) * | 1999-03-25 | 2003-09-17 | Ford Global Tech Inc | Method and tooling for automated wet or dry sanding of a vehicle surface |
| JP2010005708A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Showa Seiko Kk | 多軸制御の成形金型のセル自動研磨装置、及びセル自動研磨方法 |
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| CN115284149A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 山东瑞博电机有限公司 | 用于感应电动机尾盖加工的打磨处理设备 |
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-
1996
- 1996-06-19 JP JP15782696A patent/JP3613889B2/ja not_active Expired - Fee Related
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