JPS6190866A - 非球面研磨加工機 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は非球面研磨加工機に係シ、特に、中心対称性の
ある非球面形状のワークの研磨後の形状精度の向上を志
向した非球面研磨加工機に関するものである。

〔発明の背景〕

球面形状のワークの研磨においては、凸球面と凹球面と
の面接触研磨により、一方をラップ定盤とし、他方をワ
ークとして、該ワーク全０１μｍ程度の高精度に研磨加
工することができる。

これに対して、非球面形状のワークの研磨に“　おいて
は、光学技術］ンタク）　Ｖ６Ｌ　１０．　！ｆｏ３ｐ
２９〜５１（１９７２）および光学素子加工技術′８１
：光学工業技術協会（昭５６．１０．１０）に述べられ
ているように、従来、ワークよりも相対的に小さくへ研
磨工具を周込て、時間制御により点接触研磨加工（点接
触方式という）によって行なわれている。しかし、この
方法によれば、研磨加工面にうねシマークが残シやすか
った。

〔発明の目的〕

本発明は上記した問題点を改善して、研磨後のワークの
形状精度を向上させることができる非球面研磨加工機の
提供を、その目的とするものである。

〔発明の概要〕 本発明に係る非球面研磨加工機の構成は、中心対称性の
ある非球面形状のワークを研磨加工する非球面研磨加工
機において、ワークを回転中心のまわりに回転させるワ
ーク駆動部と、前記ワークの目標断面白線を輪郭形状と
するう・ツブ定盤と、このラップ定盤に研磨荷重を負荷
する負荷装置と、前記ラップ定盤を揺動もしくは往復動
させるラップ定盤駆動部とを有せしめるようにしたもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係る非球面研磨加工
機の要部を示す部分断面図、第２図は、第１図における
ラップ定盤の詳細を示す正面図、第３図は、第２図の■
−■矢視断面図である。

この実施例は、ラップ定盤の断面形状を部分的に非円形
形状（この実施例においては楕円形）にすることによシ
、ワークの内周部を研磨する部分における該ワークとの
接触面積の方が、外局部を研磨する部分における該ワー
クとの接触面積よりも小さくなるように形成し、ワーク
の内周部と外周部とで研磨能嘉ヲはぼ等しくなるように
したものである。

以下、面部を用いて説明する。

１ば、研磨加工されるべき、中心対称性のある非球面形
状のワーク、２は、このワーク１を保持するワークホル
ダ、３は、このワークホルダ２に取付けられた、ワーク
１を回転中心のまわりに回転させるワーク駆動部に係る
ワーク回転軸である。４は、ワーク１の目標断面曲線を
輪郭形状とするラップ定盤（詳細後述）、１２は、この
ラップ定盤４の両端に取付けられた回転軸、１０は、こ
の回転軸１２′（Ｉ″軸支る軸受、１１は、この軸受１
０ヲ保持し、その上部に、ラップ定盤４に研磨荷重ｐ２
負荷する負荷装置に係る荷重棒１５を取付けた軸受保持
部である。１３は、回転軸１２の右端に取付けられた軸
継手、１４は、この軸継手１３に連結され、う、・７プ
定盤４を揺動させるラップ定盤、駆動部に係るモータで
ある。

前記ラップ定盤４を詳述すると、第２，３図において、
ワークの内周部を研磨する部分４ｂは、揺動方向（矢印
１６方向）の断面形状が、ワーク１との当接部に長軸端
を有する楕円形（すなわち、第３図において長軸が縦方
向の楕円形）で、その油出中心の位置は０！にあり、ワ
ークの外周部を研磨する部分ｄａ、４ｃは、揺動方向の
断面形状が円形で、その中心はｏＩにある。

このように構成した非球面研磨加工機によってワーク１
を研磨力り工する動作を説明する。

まず、軸受保持部１１全上昇させ、ラップ定盤４にラッ
プ剤ケ塗布する。ワークホルダ２にワーク１を保持させ
たのち、前記軸受保持部１１全下降させてう、ツブ定盤
４０表面をワーク１の表面に当接させる。

ここで非球面研磨加工機ｆ　ＯＮにすると、モータ１４
が、予め設定した回転角ストローク、往復回転速度で回
転し、またワーク回転＠３を回転させるモータ（図示せ
ず）も、予め設定した回転数で回転し、ラップ定盤４が
矢印１６方向へ揺動し、ワーク１が矢印５方向へ回転す
る。油圧装置のラム（図示せず）によって、荷重棒１５
に所定の研磨荷重Ｐが負荷され、この研磨荷重Ｐが軸受
１０１回転軸１２ヲ介してワーク１の研磨面に負荷され
る。このようにして、ラップ定盤４が揺動しながらワー
ク１が研磨加工されると、ワーク１の内周部では、ワー
クの内周部全研磨する部分４ｂとワーク１との線接触部
の接触面積の方が、ワーク１の外周部における、ワーク
の外周部を研磨する部分ｄａ、Ａｃとワーク１との接触
面積よ）も小さくなるので、ワーク１の内周部、外周部
での研磨能高がほぼ等しくなシ、ラップ定盤４の軸方向
単位幅当りの摩耗量がほぼ平均化する。したがって、ワ
ーク１が半径方向に均一に研磨加工される。そして、所
定の研磨時間経過後に前記両モータが停止し、前記ラム
が上昇して研磨荷重が０になり、研磨加工が終了する。

研磨加工終了後、軸受保持部１１を上昇させて、研磨さ
れたワーク１を取出せばよい。

以上説明した実施例によれば、ラッ・プ定盤４の輪郭が
直接ワーク１の表面に転写され、ワーク１の内周部、外
周部での研磨能高がほぼ等しい状態で研磨力ロエされる
ので、研磨後のワーク１の断面形状の目標断面形状から
のずれが０．１〜０．２μｍ以下になり、形状精度を向
上させることができるとともに、ラップ定盤４の不均一
摩耗がきわめて少ないという効果がある。

なお、本実施例においては、ラップ定盤４の形状を、ワ
ークの外周部を研磨する部分４ａ。

４Ｃｆ円形に、ワークの内周部を研磨する部分４ｂを、
長軸が縦方向の楕円形にしたが、ワークの外周部を研磨
する部分を、短軸が縦方向の楕円形に、ワークの内周部
を研磨する部分を円形にしてもよい。

さらに、本実施例においては、揺動中心を０１（ラップ
定盤４の部分４α、４Ｃの中心）に位置せしめるように
したが、Ｏｌ（ラップ定盤４の部分４ｂの曲率中心）に
位置せしめるようにし°てもよい。

第４図は、本発明の第２の実施例に係る非球面研磨加工
機のラップ定盤と、これによって研磨加工される、単純
な凸球面形状から若干変形したワークとを示す断面図、
第５図は、第４図に係るラップ定盤の側断面口である。

このラップ定盤６の内周面は、単純な凸球面指状から若
干変形したワーク１Ａの目標断面曲線を輪郭形状とする
凹面形状（中央部６ｅＬの範囲では球面形状で近似）を
なしたものであシ、このラップ定盤６の曲率中心側に揺
動中心１２αを位置せしめ、且つこの揺動中心１２αを
ワーク１Ａの曲兆中心１４１１　′＞位置せしめるよう
にしたものである。

このように構成したラップ定盤６（非球面研磨加工機本
体は、前記（７たｗＬ１図のものと同一）を使用してワ
ーク１ＡｆｆｉＪｆ磨加工することにより、ワーク１Ａ
とラップ定盤６との接触状態が面接触に近くなシ、全体
として安定した研磨加工が可能となるので、研磨後のワ
ーク１Ａの形状精度が向上するという効果がある。

なお、本実施例においては、ラップ定盤６の中央部６ａ
ｆ球面形状で近似させるようにしたが、他の回転対称形
状、たとえば回転放物面で近似させるようにしてもよい
。

さらに、本実施例においてね、ラップ定盤６は一体のも
のであるが、こｆ１ヲ、ワーク１Ａの中央部上研磨加工
する部分と、外周部を研磨加工する部分とに分割して構
成し、先に中央部を研磨したのち、後で外周部を研磨す
るようにしても、同様な効果を奏するものである。

第６図は、本発明の第３の実施例に係る非球面研磨〃ロ
エ機のラップ定盤と、これによって研磨加工される、単
純な凹球面形状から若干変形したワークとを示す断面図
、第７図は、第６図ニ係るラップ定盤の側面図である。

このラップ定盤７の外周面は、単純な凹球面形状から若
干変形したワーク１Ｂの目標断「曲線を輪郭形状とする
凸面形状をなしたものであシ、このラップ定盤７の油出
中心側に揺動中心１２ｂ？、−位置ぜしｈＩ、、且つこ
の揺動中心１２ｂ’ｉワ−り１Ｂの曲率中心側へ位置せ
しめるようにしたものである。

このように構成したラップ定盤７を使用してワーク１Ｂ
を研磨力ロエすることにより、前記第４図に係る実施例
と同様に、安定した研磨加工が可能となシ、研磨後のワ
ーク１Ｂの形状精度が向上するという効果がある。

第８図は、本発明の第４の実施例に係る非球面研磨加工
機のラップ定盤と、これによって研磨加工されるワーク
とを示す断面図、第９図は、第８図に係るラップ定盤の
側面図である。

このラップ定盤８は、ワークの内周部を研磨する部分８
ｂは、往復動方向（矢印１７の方向）の断面形状が、ワ
ーク１との当接部に長軸端を有する楕円形で、ワークの
外周部を研磨する部８ａ、８ｃは、往復動方向の断面形
状が円形を有する、平板状のものであシ、このラップ定
盤８は、その輪郭曲線と直交する矢印１７の方向に往復
動するようになっている。

このように構成したラップ定盤８を矢印１７の方向に往
復動させ、ワーク１を矢印５方向へ回転させて該ワーク
１を研暦刀ロエすることにより、ワーク１の内周部、外
周部での研磨能書がほぼ等しくなり、研磨後のワーク１
の形状精度を向上させることができるという効果がある
。

第１０図は、本発明の第５の実施例に係る非球面研磨加
工機の要部を示す部分断面図である。

この第１０図において、第１図と同一番号を付したもの
は同一部分である。そして２αは、ワークホルダ２の上
面に設けられたガイド面、１８は、このガイド面２ｃＬ
と対向してラップ定盤４の両端に回転自在に設けられた
ローラである。

このように構成することにより、ラップ定盤４は、ワー
ク回転軸乙の回転にともなってガイド面２α上を転がる
ので、ワーク１とラップ定盤４との轟たシを高精度化す
ることができ、ワーク１の形状精度をさらに向上させる
ことができるという利点がある。

なお、本実施例においては、ガイド面をワークホルダ２
の上面に設けるようにしたが、ガイド面は、ワーク１の
外周部に直接設けるようにしてもよい。

前記各実施例においては、ラップ定盤の外周面には何も
張付けなかったが、金属箔やポリシングクロスなどを張
付けるようにしてもよい。

また、ワークとワークホルダ２の接合面に、弾性もしく
は粘弾性に富む材料（たとえばクッション材など）を挿
入するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、研磨後のワ
ークの形状精度を向上させることができる非球面研磨加
工機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る非球面研磨加工
機の要部を示す部分断面図、第２図は、第１図１におけ
るラップ定盤の詳細を示す正面図、第３図は、９ｉｔｒ
、２図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、第４図は、大発明
の年２の実施例に係る非球面研磨加工機のラップ定盤と
、Ｃれによって研磨加工される、単純な凸球面形状から
若干変形したワークとを示す断面図、第５図は、第４図
に係るラップ定盤の側断面図、第６図は、本発明の第３
の実施例に係る非球面研磨加工機のラップ定盤と、これ
によって研磨加工される、単純な凹球面形状から若干変
形したワークとを示す断面図、第７圀は、第６図に係る
ラップ定盤の側面図、第８図は、本発明の第４の実施例
に係る非球面研磨加工機のランプ定盤と、これによって
研磨加工きれるワークとを示す断面図、第９図は、第８
図に係るラップ定盤の側面ス、Ｘ１０図は、本発明の第
５の実施例に係る非球面研磨加工機の要部を示す部分断
面図である。 ’　　＋　Ｉ　Ａ　、　Ｉ　Ｂ・・・ワーク２・・・ワ
ークホルダ　　２α・・・ガイド面３・・・ワーク回転
軸 ４．６，７．８・・・ラップ定盤 ４α、　４ｃ　、　８ａ　”、　８ｃ・・ワークの外周
部を研磨する部分 ４ｂ　、　８．６・・・ワークの内周部を研磨する部分
１２・・・回転軸　　　　　１２α、１２ｂ・・・揺動
中ｒｕ１４・・・七−夕　　　　　１５・・・荷重棒１
８・・・ローラ　　　　　Ｐ・・・研磨荷重第　ＩＩ￥
１ 為 ヌ２　配　　　　　　高３　凹 レ−ｖ　　　　　　　Ｘ５記 見ら凹　　　　　　篤７回 ヱ９目　　　　　　　　第９０ 名　１０　　記

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心対称性のある非球面形状のワークを研磨加工す
   る非球面研磨加工機において、ワークを回転中心のまわ
   りに回転させるワーク駆動部と、前記ワークの目標断面
   曲線を輪郭形状とするラップ定盤と、このラップ定盤に
   研磨荷重を負荷する負荷装置と、前記ラップ定盤を揺動
   もしくは往復動させるラップ定盤駆動部とを有すること
   を特徴とする非球面研磨加工機。 ２、ラップ定盤を、ワークの内周部を研磨する部分にお
   ける該ワークとの接触面積の方が、外周部を研磨する部
   分における該ワークとの接触面積よりも小さくなるよう
   に形成したものである特許請求の範囲第１項記載の非球
   面研磨加工機。 ３、ラップ定盤を、凹面形状または凸面形状のラップ定
   盤とし、このラップ定盤の曲率中心側に揺動中心を位置
   せしめ、且つこの揺動中心をワークの曲率中心側へ位置
   せしめるようにしたものである特許請求の範囲第１項記
   載の非球面研磨加工機。 ４、ラップ定盤を、平板状のラップ定盤とし、このラッ
   プ定盤をその輪郭曲線と直交する方向に往復動せしめる
   ようにしたものである特許請求の範囲第１項記載の非球
   面研磨加工機。 ５、ワークを保持するワークホルダの上面にガイド面を
   設け、ラップ定盤の前記ガイド面と対向する位置にロー
   ラを回転自在に取付けたものである特許請求の範囲第１
   項記載の非球面研磨加工機。