JPS61173853A

JPS61173853A - 曲面創成研削装置

Info

Publication number: JPS61173853A
Application number: JP60012962A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saeki; 宏佐伯; Mamoru Inoue; 守井上; Shuji Ueda; 修治上田; Saburo Kubota; 三郎久保田; Kazuhiko Fujino; 藤野　和彦; Yoshio Mochida; 省郎持田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-08-05

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】産業上の利用分野本発明はビデオカメラ、光ディスク等に使用される光学
系レンズの加工特に非球面レンズの加工を高精度で行う
曲面創成研削装置に関するものである。

従来の技術近年、曲面創成研削装置は主として光学機器メーカで特
に高精度非球面レンズ加工のために研究開発が積極的に
行われているがいまだ実用化には至っていない。以下図
面を参照しながら従来の曲面創成研削装置の一例につい
て説明する。

第１３図は従来の曲面創成研削装置、特に非球面レンズ
創成研削装置の被削材及び加工工具の動作を示す概略図
でめる。被削材１Ｆ′ｉスピンドル２に固定されａ方向
に回転し、一方加工工具３はｂ方向に回転しかつ被削材
１を加工する接点において常に創成曲面４に対して垂直
に位置するよう制御されつつ加工工具３は直交２軸の移
動機構により所定の曲面を創成するよう運動する。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、加工工具を常に被
削材の創成曲面に対して垂直に位置するよう制御するこ
とが必要であり、そのため機械構成が複雑となりまた機
械制御も難しくなり加工精度の確保が困難という問題点
を有していた。

本発明は上記欠点に鑑み、機械構成を簡素化することに
より加工精度の飛躍的向上をはかるとともに、従来の光
学系レンズの加工工程の短縮化を実現する曲面創成研削
装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の曲面創成研削装置
は、被削材をモータ、タコジェネレータそれぞれのロー
タ部が回転軸の一部となる回転機構を備えた主軸で回転
させる主軸部を、モータ、タコジェネレータそれぞれの
ロータ部がネジの一部となっている送りネジ機構及び直
進ころがり軸受を有するテーブル駆動機構と加工中のテ
ーブルの位置ずれを検出する検出器を有する前記主軸部
の軸に直角な方向へ移動する第１テーブルと前記主軸部
の軸方向へ移動する第２テーブルとから成るスライドテ
ーブル上に有し、前記スライドテーブルの移動により作
り出される平面に対して直交する回転軸に被削材を加工
するための加工用工具を備えた刃物回転軸部とで構成さ
れたものである。

更に本発明は前記検出器からテーブルの位置ずれを検知
し前記テーブル駆動機構を介して常時補正を行うととも
に被削材と加工工具との接する加工点の周速を一定に保
つよう主軸の回転数制御を行う数値制御装置を備えたも
のである。

作用本発明は上記した構成によって機械構成が簡素化でき、
更に加工中宮に高剛性のスライドテーブルの位置補正を
高精度に行え、また加工点の速度制御を行うことにより
被削材の面粗度をほぼ一定に保つことが可能となり、曲
面の超精密研削加工が可能となる・実施例以下本発明の一実施例の曲面創成研削装置Ｖこついて、
図面を参照しながら説明する。

第１図、第２図は本発明の実施例における曲面創成研削
装置の平面図、正面図である。第１図。

第２図において、被削材６を接着固定したワーク取付ロ
フト６を把持するコレ、ソトチャック８をスピンドル部
９の一端に、他端に回転駆動用のモータ部１０及び回転
数検出用のタコジェネレータ部１１を備える主軸部１２
は、主軸部１２の軸方向へ移動する第１テーブル（以下
２スライドテ一ブル部と称す）１３上へ固定されている
。前記２スライドテ一ブル部１３は、主軸部１２の軸方
向と直角な方向に移動する第２テーブル（以下Ｘスライ
ドテーブル部と称す）１４１Ｃ，またｘスライドテーブ
ル部１４は本体フレーム１６に固定されている。２スラ
イドテ一ブル部１３及びＸスライドテーブル部１４を駆
動制御するためにそれぞれモータ部１６．１７．タコジ
ェネレータ部１８゜１９及び検出器２ｏが設けられτい
る。一方、被削材６を加工するための加工用工具（以下
砥石と称す）２１を保持する工具ホルダ一部２２をスピ
ンドル部２３の一端に、他端にスピンドル部２３０回転
駆動を行うモータ部２４を備える刃物回転軸部２６がホ
ルダー２６及びブラケ−，ト２７ＩＣより本体フレーム
１６に固定されている。本体フレ−ム１６の内部ｖｃＶ
ｉ主軸部１２．ｚスライドテーブル部１３及びＸスライ
ドテーブル部１４の駆動制御を行う数値制御装置２日が
格納されている。

以上本発明の提供する曲面創成研削装置の構成について
概略説明したが、次に各部について詳細に説明する。

第３図は主軸部１２の断面図、第４図は第３図のＣ−Ｃ
線断面図、第５図は第３図のｄ−ｄ線断面図である。ス
ピンドル３６の一端にはモータロータ部２９及びタコジ
ェネレータロータ部３０が備えられ、他端には被削材５
を接着固定したワーク取付口、フト６を把持するコレッ
ト３１を締めつけるための締付ナツト３２．及びコレッ
ト３１の保持及び締付ナツト３２とかみろう雄ネジを有
する７ランジ３３．７ランジ３３と結合するカマプリン
グ３４がナツト３５１Ｃより固定されている。

このスピンドル３６はケーシング３７に嵌合し空気導入
口３８を有するケーシング３９及び同様にケーシング３
７に嵌合し空気導入口４ｏを有するアキシャル１９７３
４１間で１０μｍ程度の間隙を持って嵌合している。一
方、モータステータ部４２及びタコジェネレータステー
タ部４３はそれぞれモータケーシング４４及びタフジェ
ネレータケーシング４５内に固定され、ケーシング３７
を保持するブラケット４６．４７のうちブラケット４７
１Ｃ（ｄタコジェネレータケーシング４５と嵌合したモ
ータケーシング４４が嵌合固定されている。

以上のように構成された主軸部１２＋Ｃついてその動作
を説明する。圧縮空気を矢印ｅより導入し、空気導入口
３８．４０を介してスピンドル３６を浮上させ、その後
モータロータ部２９及びモータステータ部４２より構成
でれたモータ部１０．タコジェネレータロータ部３ｏ及
びタコジェネレータステータ部４３より構成されたタコ
ジェネレータ部１１及び数値制御装置２８ＦＣより被削
材６の回転駆動及び回転数制御を行う。

次に２スライドテ一ブル部１３及びＸスライドテーブル
部１４について第６図〜第９図を用いて説明する。第６
図は第１図のｆ−ｆ線断面図、第７図は第１図のｇ−ｇ
線断面図、第８図は第１図のｈ部拡大図、第９図は第８
図のｊ矢視図である。

第６図において、ベースプレート４８は本体フレーム１
６上に固定され、ベースプレート４８上には非常に滑ら
かで平坦な案内面４９１Ｌ、４９ｂ。

５０１Ｌ、６０ｂを有するスライドガイドプロ・ンク５
１．５２が固定すれている。一方センタープレートｃｓ
ａＫＨ上記スライドガイドプロフク５１゜５２と同様に
滑らかで平坦に仕上げられた案内面５４１Ｌ　、５４ｂ
　、５５１．５ｅｓｂｌ有すルスライドガイドサイドブ
ロック５６．５７が固定されており、これらスライドガ
イドブロック５１．６２とスライドガイドサイドブロッ
ク５６．５７ｉｊＶ型案内面を形成し、それぞれの間に
は精度よく仕上げられた針状ころ軸受ｓｅｔ、ｓａｂ、
ｓｅａ。

５Ｂ（ｉが挾持されている。センタープレート６３に設
けられているネジ６９は、スライドガイドサイドブロッ
ク６７をスライドガイドブロック６２側へ押えつけ、針
状ころ軸受５８　！Ｌ　ｑ　５８　ｂ　ｅ５Ｂ０．５８
（１へ予圧を加える。

また、第７図に示すようにセンタープレート５３上Ｋｆ
ｌ、スライドガイドプロワタ５１．５２と直交する方向
に非常に滑らかで平坦な案内面６０！Ｌ　、ｓｏｂ　、
６１　！Ｌ　、８１　ｂを有すルスライドガイドブロッ
ク６００．６１０が固定されている。主軸部１２を上面
へ固定するアッパープレート６２に上記スライドガイド
ブロック６００゜６１０と同様に滑らかで平坦に仕上げ
られた案内面６４！Ｌ　、６４ｂ　、６５＆　、ｅｓｂ
を有するスライドガイドサイドプロフクロ６．６７が固
定されており、これらスライドガイドブロック６００　
。

６１０とスライドガイドサイドブロック６６゜６７はＶ
型案内面を形成し、それぞれの間には前述同様精度よく
仕上げられた針状ころ軸受６８＆。

ｅｓｂ　、６８０．６８（ｉが挾持されている。アッパ
ープレート６２に設けられたネジ６９は、スライドガイ
ドサイドブロック６７をスライドガイドブロック６１０
へ押えつけ針状ころ軸受６８１Ｌ　。

ｅａｂ　、ｅｓｃ、ｓａａへ予圧を与エル。

次にスライドテーブル駆動系について述べるがＸ、Ｚス
ライドテーブル部では同一なため、一部省略する。

ネジ端部にモータロータ部７Ｑ、タコジェネレータロー
タ部７１を設けたボールネジ７２．７３（７）一端ａ、
ペースプレート４８．センタープレート５３上へ固定さ
れたベアリングホルダー７４゜７６内へ圧入されたベア
リング７６により、カラー７７を介してナツト７８によ
るベアリング７６の内輪の締付によυ支持され、他端は
、ベースプレート４日、センタープレート６３へ固定さ
れたベアリングホルダー７９．８Ｑ内ではポールネジ７
２．７３及びベアリングホルダー７９．８０へはめこま
れたアンギュラベアリング８１ｔ、ｓｌｂをカラー８２
．ナツト８３でボールネジ７２゜７３の内輪を固定し、
一方押え板８４をベアリングホルダー７９．８０へ固定
することにより支持されている。ポールネジナツト部８
５．８８は、ボールネジナツトホルダー８７．８８によ
りそれぞれセンタープレート６３．ア・ソバ−プレート
６２へ固定されている。モーターステータ部８９けモー
タケーシング９０．９１へ、タコジェネレータステータ
部９２はタコジェネレータケーシング部９３．９４へ固
定され、モータケーシング９０．９１はベアリングホル
ダー７９．８０へ固定され、タコジェネレータヶー’／
７グ９３．９４はモータケーシング９０．９１へ固定さ
れている。

センタープレート６３及びアッパープレート６２のそれ
ぞれの側面にはガラス表面に格子を有する光学式スケー
ル９５．９６が板バネ９７゜９８により固定され、ペー
スプレート４８及びセンタープレート６２上には干渉し
ま移動量検出方式の光学センサ９９，１００がめる。ま
た第８図及び第９図に示すように、センタープレート６
３及びアッパープレート６２の他端面にはレーザー光反
射ミラー１０１．１０２が固定されており、センタープ
レート６３上及び本体フレーム１６上には干渉ミラー１
０３，１０４．レシーバ１０５゜１０６及び光路変更ミ
ラー１０７　、１０８　、ＩＱ９゜がプラケッ）１１０
．１１１によりそれぞれ固定されている。本体フレーム
１５上に固定されたヘリウムネオンガスレーザ発振器１
１２から発射されたレーザ光は、矢印で示す経路をたど
り干渉ミラー１０３，１０４で干渉光をつくりレシーバ
１０５．１０６で受光、電気信号を出し変換され移動距
離が算出される。

次に２スライドテ一ブル部１３及びＸスライドテーブル
部１４の動きについて説明する。

モータロータ部７ｏ及びモータステータ部８９により構
成されたモータ部１６．１７の駆動によりボールネジ７
２．７３が回転することにより。

センタープレート６３及びアッパープレート６２がポー
ルネジナ・ント部８５．８８で生ずる推力で針状ころ軸
受５Ｂ１Ｌ　、ｓａｂ　、ｓｓｃ　、６ａａ及び６８＆
　、８８ｂ　、６８０．６８（１を介しテスライドガイ
ドブログク５１．５２．６２．６３上を摺動する。

この時、タコジェネレータロータ部７１及びタコジェネ
レータステータ部９２により構成されたタコジェネレー
タ部１８．１９によりボールネジ７２．７３の回転速度
を数値制御装置２８で制御することでセンタープレート
５３及びアッパープレート６２の送シ速度を制御する。

一方、光学センサ９９．１００及びレシーバ１０５．１
０６の信号によりセンタープレート６３及びアッパープ
レート６２の移動量を照合し読み磯り、モータ部１６．
１７に数値制御装置２８を介して補正信号を送り、指令
移動量に対し実際のテーブル移動量を近づけるため常に
補正を行う。

次に刃物回転軸部２６について第１０図〜第１２図を用
いて説明する。第１０図は第１図のに−に線断面図、第
１１図は第１０図１−１線断面図、第１２図は第１０図
の１１線断面図である。

一端にモータａ−夕部１１３を圧入し、他端に加工工具
でるる砥石２１を挾持する取付フランジ１１４．１１５
及び取付７ランジ１１５をナツト１１７で固定したスピ
ンドル１１８ｉｊ、空気導入口１１９を有しかつモータ
ステータ部１２０を固定したケーシング１２１に嵌合し
空気導入口１２２を有するケーシング１２３内で一端を
１０μｍ程度の間隙を持って嵌合している。スピンドル
１１８の他端は、空気導入口１２４を有するケーシング
１２６に嵌合し一端をプレート１２６、他端を空気導入
口１２７を有するアキシャルブツシュ１２８で固定され
、空気導入口１２９を有するケーシング１３ｏ内で１０
μｍ程度の間隙を持って嵌合されていると共に、ケーシ
ング１２６はケーシング１２１にほぼ同軸に嵌合、固定
されている。またケーシング１２１はホルダー２６に固
定されており、ホルダー２６は本体フレーム１６上に固
定されたブラケット２７に保持されている。

以上のように構成された刃物回転軸部２５についてその
動作を説明する。圧縮空気を矢印ｎ、ｐより導入し、空
気導入口１１９．１２２．１２４゜１２７．１２９を介
してスピンドル１１８を浮上でせ、その後モータロータ
部１１３及びモータステータ部１２０により構成される
モータ部２４の駆動により砥石２１を回転させる。

以上のように構成された曲面創成研削装置について、以
下第１図、第２図、第１０図を用いてその動作を説明す
石。

被削材６を主軸部１２により矢印ｑ方向に回転させ、一
方砥石２１を刃物回転軸部２６により矢印ｒ方向へ回転
させる。その後、２スライドテ一ブル部１３及びＸスラ
イドテーブル部１４の移動により主軸部１２の軸心上の
被削材５の８点へ砥石２１の円周端面２１１Ｌを接触さ
せて加工し、検出器２ｏ及び数値制御装置２８を介して
２スライドテ一ブル部１３及びＸスライドテーブル部１
４を被削材６のｔ点へ向って加工指定曲線Ｕをたどるよ
うに、また加工点の周速をほぼ一定に保つよう主軸部１
２の回転数を制御しつつ移動１せる。

以上のように各部を動作させることにより、指定した曲
面で軸対称形状のものを加工することができる。

なお、本実施例において、主軸部１２及び刃物回転軸部
２６にエアスピンドルを使用したが、通常のころがり軸
受を用いたスピンドルまたは油等を媒体とした静圧軸受
スピンドルでもよい。また刃物回転軸部２６は今回上方
からつりさげる形態をとったが、下方より突き出した形
態でもよい。

発明の効果以上のように本発明は、直交２軸のスライドテーブルに
モータ、タコジェネレータそれぞれのロータ部がネジの
一部となっている送シネジ機構及び直進ころがり軸受と
から戊るテーブル駆動機構と、稼動中の位置ずれを検出
する検出器を設は常時補正する機能を持たせる一方、前
記直交２軸のスライドテーブル上にモータ、タコジェネ
レータそれぞれのロータ部がスピンドルの一部となって
おり被削材を回転させる主軸部を設け、また前記直交２
軸スライドテーブルの移動によりつくシだされる平面に
対して直角な回転軸に刃物を有する刃物回転軸部を設け
ることにより、加工中テーブル可動部自身の動き及び主
軸スピンドル自身の回転速度を直接検出し、モータ、タ
コジェネレータ。

送シネジの締結用部品、スピンドルの締結部品を廃した
ガタの少ない高精度のテーブル駆動機構及び主軸回転機
構により常時補正することにより高精度な動作が保障さ
れるとともに、機構的に単純化することにより加工精度
の向上ができ、加工工程の短縮化を可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における曲面創成研削装置の
平面図、第２図は同装置の平面図、第３図は同装置の主
軸部の断面図、第４図は第３図のｃ−ｄ線断面図、第６
図は第３図のｄ−ｄ線断面図、第６図は第１図のｆ−ｆ
線断面図、第７図は第１図のｇ−ｇ線断面図、第８図は
第１図のｈ部拡大図、第９図は第８図のｊ矢視図、第１
０図は第１図のに−に線断面図、第１１図は第１０図の
１−１線断面図、第１２図は第１０図のｍ　−ｍ線断面
図、第１３図は従来の曲面創成研削装置の動作説明図で
るる。６・・・・・・被削材１．１２・・・・・・主軸部、１
３・・・・・・第１テーブル、１４・・・・・・第２テ
ーブル、２０・・・・・・検出器、２１・・・・・・加
工用工具、２５・・・・・・刃物回転軸部、２８・・・
・・・数値制御装置、２９・・・・・・モータロータ部
、３０・・・・・・タコジェネレータロータ部、７０・
・・・・・モータロータ部、７１・・・・・・タコジェ
ネレータロータ部。？！・・薦石２５・・・Ｅ狗場鉱軸部第　　ｚ　　　図　　　　　　　　　　　　　　　　１
４＝・　Ｘスライドターカシ１５・・・本、体７１−ム２１・・・石６石２ｆ−あ　る１２３・−クーシンク“ ｍ・・・アキシャル九シュ１３σ・・・クーシンク゛第１１図　　　　　　　　　　　　　　　　ｍ・・・　
スヒ・ンＦ゛ル／２／・・・グーシン２パＩＨ１２２−・・皇気痒入口ｌｆθ・・・ズぴンドノＶ／２／・・・クーシンク゛第１３図　　　　　　　　　　ｌ・・−ＭＮＩＩ材２、
・・　スヒ０ンド゛ル３・・・加工工具４・・・身」腐曲面、′Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被削材を回転させる主軸部、この主軸部をその上
に設け、第１案内部材に沿って前記主軸部の軸方向に移
動する第１テーブル、第２案内部材に沿って前記主軸部
の軸と直角な方向に移動する第２テーブルを備え光スラ
イドテーブルと、前記スライドテーブルの移動により作
り出される平面に対して直交する回転軸を有し、この回
転軸に前記被削材を加工するための加工用工具を備えた
刃物回転軸部とで構成された曲面創成研削装置。
（２）第１テーブル及び第２テーブルそれぞれに検出器
及びテーブル駆動機構を設け、スライドテーブルの位置
を前記各検出器により検出しつつ数値制御装置を介して
前記スライドテーブルの位置ずれを前記テーブル駆動機
構により常時補正するように構成した特許請求の範囲第
１項記載の曲面創成研削装置。
（３）主軸部に回転検出器及び回転駆動機構を設け、前
記回転検出器により主軸回転数を検出しつつ数値制御装
置を介して前記回転駆動機構により被削材と加工用工具
との接する加工点の周速を一定に保つよう構成した特許
請求の範囲第１項記載の曲面創成研削装置。
（４）テーブル駆動機構にモータ、タコジェネレータそ
れぞれのロータ部がネジの一部となる送りネジ機構を備
え、第１案内部材と第１テーブルとの間及び第２案内部
材と第２テーブルとの間に直進ころがり軸受を有する特
許請求の範囲第１項記載の曲面創成研削装置。
（５）主軸駆動機構にモータ、タコジェネレータそれぞ
れのロータ部が回転軸の一部となる主軸を備えた特許請
求の範囲第１項記載の曲面創成研削装置。