JPS61241055A - 精密研磨装置 - Google Patents

精密研磨装置

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JPS61241055A
JPS61241055A JP8284285A JP8284285A JPS61241055A JP S61241055 A JPS61241055 A JP S61241055A JP 8284285 A JP8284285 A JP 8284285A JP 8284285 A JP8284285 A JP 8284285A JP S61241055 A JPS61241055 A JP S61241055A
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JP
Japan
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tool
spindle
holding member
processing
work
Prior art date
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Pending
Application number
JP8284285A
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English (en)
Inventor
Takeshi Masaki
健 正木
Koichi Kawada
耕一 河田
Yukio Sakagaito
坂垣内 征雄
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS61241055A publication Critical patent/JPS61241055A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
    • B23Q11/0017Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts
    • B23Q11/0025Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts using resilient means, e.g. springs, hydraulic dampers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4852Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B23Q1/4866Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed perpendicularly by a single rotating pair followed perpendicularly by a single sliding pair
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    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

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、金型などの自由曲面形状の鏡面加工を行なう
精密研磨装置に関するものである。
従来の技術 従来、金型などの自由曲面形状の加工は、CNCフライ
ス盤、倣いフライス盤、CNC放電加工機などによって
行なわれている。CNCフライス盤、高速回転させる工
具(エンドミル、砥石など)と被加工材を多軸に数値制
御位置決めして自由曲面の切削、研削加工を行なう。倣
いフライス盤は予め加工形状のマスターを用意し、その
形状に倣い制御することにより自由曲面の切削、研削加
工を行なう。CNC放電加工機は、加工電極と被加工材
を多軸に数値制御位置決めして自由曲面の放電加工を行
なう。これらの加工方法で加工された面は表面粗さが数
ミクロンあり、鏡面ではない。
また形状精度についても、上記加工方法が定位置切込み
加工であり、加工精度は加工機械の精度に一致するので
、通常の機械構成では数ミクロンのオーダーがせいぜい
である。そのため、金型などの自由曲面を鏡面に仕上げ
るためには上記加工方法で加工した後に仕上げ加工が必
要となっている。
その仕上加工は多くの場合、作業者の手による研磨加工
であり、形状を三次元測定機、或は投影検査機などによ
り精度チェックしながら行なっている。この手作業に代
えて曲面用自動研磨装置が提案されている(宮沢伸−「
精密機械」第50巻第7号第1097 ページ、P4O
10,1984年)。
この曲面用自動研磨装置はばねや空圧シリンダのような
簡単な機構によって一方向に一定圧力で支持されながら
公転運動を行なう工具を工作物表面に接触させた時、表
面の傾き角にほぼ比例して生じる加圧方向の変位を情報
源として、工具の姿勢を工作物表面の法線と一致するよ
う制御するようになっている。
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に従来の7ライス盤による切削
、研削加工や放電加工では表面粗さが粗く、数ミクロン
のオーダーであり、形状精度も数ミクロンのオーダーで
あるので、サブミクロンの精度を実現するために手作業
で研磨加工を行なうと作業者の非常に高度な技術と多く
の時間が必要となる。また曲面用自動研磨装置の場合に
おいては、前加工面に沿って研磨工具の姿勢と加圧の制
御を行なうものであるため、表面粗さが7ミクロンから
0.2ミクロンに加工改善されるものの(前。
掲文、第1102ページ)、鏡面(表面粗さが百分の1
ミクロンオーダーである)が得られていない上に、形状
精度は前加工面精度のままであシ、これは上記のように
数ミクロンのオーダーであるが、その改善ができていな
い。
そこで、本発明は、サブミクロンオーダーの自由曲面の
鏡面加工を容易に、実現することができるようにした精
密研磨装置を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、ワーク加工用の工具を保持し、回転駆動するスピ
ンドル部と、このスピンドル部を軸方向に移動可能に支
持する保持部材と、上記工具及びスピンドル部を支持す
る弾性部材と、上記工具及びスピンドル部の保持部材に
対する移動量を検出する検出手段と、上記工具、スピン
ドル部及び保持部材を軸方向に移動可能に位置決めする
と共に上記検出手段の検出により移動させる第1の位置
決め機構及び駆動装置と、上記工具、スピンドル部及び
保持部材を軸心が起伏するように回転させて位置決めす
る第2の位置決め機構と、上記工具をワークに対し移動
させて位置決めする第3の位置決め機構を備えたもので
ある。
作  用 本発明は上記構成、によシ、第1.第2及び第3の位置
決め機構を作動させ、工具をワークの所望加工形状に基
づいて加工面の法線方向に高精度に一致させて位置決め
し、また工具を一定圧力で加工面に押し当てるように加
工制御し、これによシ、あらゆる自由曲面を形状の精度
と面の精度をも同時にサブミクロン以下の高精度に研磨
加工することができる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第1図は斜視図、第2図は一部切欠正面図、第3図
は左側面図である。第1図〜第3図に示すように基台1
にテーブル2が支持され、このテーブル2はワークWを
保持し、X軸方向に位置決めする。ワークWを加工する
工具3はスピンドル4に保持され、スピンドル4はスピ
ンドル軸受6に保持されている。スピンドル軸受5の内
側にはステータ6が取付けられ、スピンドル4の基部に
はロータマグネット7が取付けられ、これらロータマグ
ネット7とステータ6によシモータが構成され、スピン
ドル4及び工具3が回転されるようになっている。δビ
ンドル軸受6は保持枠8に軸方向に移動可能に保持され
ている。スピンドル軸受6の基部拡大部6aと保持枠8
の先端内方突出部8aの内面とに弾性材であるばね9が
介在され、このばね9によシスピンドル軸受6.スピン
ドル4及び工具30重量が保持されている。
これら工具3等の保持枠8に対する移動量を検出する手
段としてスピンドル軸受5と保持枠8にコア10と差動
トランス11が備えられている。
工具3等は第1の位置決め機構12によυ軸方向に位置
決めされ、第2の位置決め機構13にょシ軸心が起伏す
る方向、即ち回転方向に位置決めされ、第3の位置決め
機構14によりワークWに対する相対位置が決められる
。即ち、保持枠8が保持板16に固定され、この保持板
16は位置決め枠1eに工具3等の軸方向に移動可能に
保持されている。位置決め枠16には駆動モータ17が
取付けられ、駆動モータ17の駆動ねじ軸18が保持板
16に連繋されている。従ってモータ17の駆動により
駆動ねじ軸18を回転させることによジ保持板16.保
持枠8.スピンドル軸受5゜スピンドル4及び工具3等
を軸方向に移動させることができる。位置決め枠16の
背面には回転軸19が突設され、この回転軸19が位置
決め枠2゜に回転可能に支持されている。回転軸19の
背方小径部にはウオームホイール21が取付けられてい
る。一方、位置決め枠20内にはモータ22が取付けら
れ、このモータ22の出力軸上にウオーム23が取付け
られ、このウオーム23がウオームホイール21に噛合
わされている。従ってモータ22の駆動によりウオーム
23及びウオームホイール21を介して位置決め枠16
.保持板15゜保持枠8.スピンドル軸受6.スピンド
ル4及び工具3等をθ方向(第2図参照)に回転させる
ことができる。位置決め枠2oは基台1上に立設された
枠体24にスライド軸受26を介してZ軸方向、即ち上
下方向にのみ移動可能に支持されている。枠体24内に
は垂直方向に駆動ねじ軸26が回転可能に支持され、こ
の駆動ねじ軸26の上方突出端部にはハンドル27が取
付けられている。
駆動ねじ軸2eには位置決め枠2o内にこの位置決め枠
2oと一体に設けられたナツト28が螺合されている。
従って駆動ねじ軸26を回転させることによりナツト2
8を介して位置決め枠20゜位置決め枠16.保持板1
5.保持枠8.スピンドル軸受・6.スピンドル4及び
工具3等をZ軸方向(第3図参照)に移動させることが
できる。
次に上記実施例の動作について説明する。まずワークW
の加工形状の創成方法について説明する0ワークWの加
工形状に基づいて加工面の法線方向に工具の軸を一致さ
せるように角度θの値を求める。この角度θの値により
回転軸19、即ちθ軸の中心から工具3の先端までの長
さRとθ軸中心のX座標上での値Xを決定する。このθ
、X、Hの値によってワークWの加工形状を表現するこ
とづ ができ、これに基き形状を創成することができる。
次に加工制御について説明する。第4図に加工部の説明
図を示す。加工面上任意の位置(θl X IR)上に
工具3があシ、ワークWの前加工面W1が所望形状W2
よりR軸方向にIRだけずれているとする。まず、上記
のようにθ、X、Hの各座標の位置決めが行われると、
上記のように駆動ねじ軸26の操作、モータ22及びモ
ータ17の駆動により工具3を下降させてワークWの前
加工面W1上に押し当てる。これにより工具3.スピン
ドル4及びスピンドル軸受6は浮上する。この浮上量を
コア1oと差動トランス11によシ検出する。浮上量に
応じて、ワークWの前加工面W1に押し描てられる工具
3の加工圧力は変化するので、この加工圧力を一定に保
つために保持部材15等をR軸方向に移動させてHの値
をIRだけ減する。
その状態で上記のようにスピンドル4及び工具3を回転
させて工具3により7−7Wの前加工面W1の加工を行
なう。加工が進行すると、IRの値が小さくなシ、これ
に対応して上記のように工具3等をR軸方向に移動させ
る。加工進行中は工具3の摩耗も進行するため、R軸方
向の位置決めのRの値を常に補正する必要がある。IR
の値が0となった時点で、次の加工ポイントへ位置決め
し、以下、同様にして研磨作業を行なうことができる。
ここで工具3のワークWに対する加工圧力を一定に保つ
必要性は、第1に工具3の摩耗の条件を単純にし、補正
を容易にすることにある。第2に鏡面加工を行うため、
工具3にピッチ等の粘弾性材質を用いるが、加工圧力に
よって変形が生じるためにRの値の精度を得るには、加
工圧力を一定に保つ必要がある。第3に均一な加工面を
得るためには、常に加工条件が一定して安定しているこ
とが必要である。
以上のようにθ、X、Rの工具3とワークWの位置決め
によシ高精度に形状を創成し、常に一定した加工圧力を
与えるように制御することによりあらゆる自由曲面の高
精度な鏡面加工を実現することができる。
発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、工具を
保持するスピンドル部を保持部材に弾性的に保持し、工
具等の保持部材に対する移動量を検出手段により検出し
、工具等を軸方向1回転方向及びワークに対し第1〜第
3の位置決め機構により位置決めし、上記検出手段の検
出により工具に対し所望の加工形状に一致するように加
工制御するようにしているので、自由曲面等の鏡面加工
を高精度に、且つ容易に実現することができる。特に形
状精度でサブミクロン、面積度で0.01ミクロン以下
の高精度加工を実現することができ、特に光学部品の加
工においてはその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の精密研磨装置の一実施例の一部切欠斜
視図、第2図はその一部切欠正面図、第3図はその一部
切欠側面図、第4図は要部の加工説明図である。 1・・・・・・基台、2・・・・・・テーブル、3・・
・・・・工具、4・・・・・・スピンドル、5・・・・
・・スピンドル軸受、9・・・・・・ばね、10・・・
・・・コア、11・・・・・・差動トランス、12・・
・・・・第1の位置決め機構、13・・・・・・第2の
位置決め機構、14・・・・・・第3の位置決め機構、
17・・・・・・駆動モータ、18・・・・・・駆動ね
じ軸、22・・・・・・駆動モータ、26・・・・・・
駆動ねじ軸。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
−−五も ?−−チー7)し 3−  工具 略−一一スセ0ンyル fo−コア ff−一部1tη功ンス 第1  FM”−オt714ttル相ス桃f5−−−オ
24   ’ !4−牙ハ   “ f−一一基号 2−一一クー1九 3−L呉 トー像井衿 Q−=+Z−p(1勢限1P疑] f#・−−17 zy−−t!つ   9 鱒−tffa    − げ−m−1量稙 +t、prJktQめ砕 +7−IThで一部 ta−−−・−pに・細 W−−9−り +−−−基省 !−−テーフ゛ル 3−一一工兵 4−−−χ「ンド」し s−”#遺 8−)猪秤 10−−−コア a−−チ1つ   マ 14−中3の   ・ σ−4U告不( tt;−gt@ラノ艷ν)壬? rr−@ Tjモーヲ tt−−−で−グ tt−−4v勤かU軸 3−f−失 q−−−+1−枳IH支晋p身ノ fO−−−ボア tt−JJケYラン又 W−−−ワーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ワーク加工用の工具を保持し、回転駆動するスピンドル
    部と、このスピンドル部を軸方向に移動可能に支持する
    支持部材と、上記工具及びスピンドル部を支持する弾性
    部材と、上記工具及びスピンドル部の保持部材に対する
    移動量を検出する検出手段と、上記工具、スピンドル部
    及び保持部材を軸方向に移動可能に位置決めすると共に
    上記検出手段の検出により移動させる第1の位置決め機
    構及び駆動装置と、上記工具、スピンドル部及び保持部
    材を軸心が起伏するように回転させて位置決めする第2
    の位置決め機構と、上記工具をワークに対し移動させて
    位置決めする第3の位置決め機構を備えたことを特徴と
    する精密研磨装置。
JP8284285A 1985-04-18 1985-04-18 精密研磨装置 Pending JPS61241055A (ja)

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JP8284285A JPS61241055A (ja) 1985-04-18 1985-04-18 精密研磨装置

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JP8284285A JPS61241055A (ja) 1985-04-18 1985-04-18 精密研磨装置

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JPS61241055A true JPS61241055A (ja) 1986-10-27

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Family Applications (1)

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JP8284285A Pending JPS61241055A (ja) 1985-04-18 1985-04-18 精密研磨装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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