JPS63232978A - 研磨方法 - 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】 ［産業−にの利用分野］ 本発明は研磨方法及び研Ｊｆｆ装置に関し、特に研磨工
具の被研磨物に対する押圧力を適宜調節しながら研磨す
る研磨方法及び研磨装置に関する。この様な研磨は、た
とえばレンズ、プリズム及びミラー等の光学素子の研磨
に用いられる。

［従来の技術及びその問題点］ 一般に、レンズ、プリズム及びミラー等の光学素子は、
ガラス等の素材を所定の形状に整形した後に、機能面即
ち光が透過及び／または反射する面を研磨して表面粗さ
を次第に小さくし且つ同時に所定の面精度とすることに
より製造されている。

研磨工程においては、遊離砥粒を用いた研磨方法あるい
は固定砥粒を用いた研磨方法が採用される。遊離砥粒は
適宜の液体中に分散せしめられた研磨剤の形態にて使用
されることが多く、研磨工具と被研磨物との間に該研磨
剤を供給しながら被研磨物に対し研磨工具を摺動させて
研磨が行なゎれる。また、固定砥粒は研磨工具の少なく
とも表面に固定されて使用され、被研磨物に対し研磨工
具を摺動させて研磨が行なわれる。

この様な研磨においては、所望の表面精度が得られる様
に研磨条件が適宜設定される。この研磨条件の１つに被
研磨物に対する研磨工具の押圧力がある。該抑圧力を大
きくすると研磨速度は高められるのであるが、表面粗さ
が大きくなりやすい。逆に、押圧力を小さくすると研磨
速度は低くなるが、表面粗さは小さくなり表面形状精度
の維持を充分良好に行なうことができる。

そこで、所望の研磨に応じて、たとえば研磨初期には比
較的高い押圧力を用いて高俺率の研磨を行ない、研磨終
期には比較的低い圧力を用いて表面粗さを小さく維持し
１つ表面形状精度を充分に高める研磨を行なうのが好ま
しい。

また、研磨を継続するうちに表面形状精度が次第に低下
することがあり、この場合には修正研磨が必要となる。

被研磨面が非球面の場合は特にその傾向が大きい。

即ち、光学素子としては、従来より一般に機能面がモ面
または球面のものが広く用いられているが、近年、次第
に光学的性能の向上や特殊な特性が要求されるにつれて
平面及び球面以外の磯山面（いわゆる非球面）を有する
光学素子が製造される様になっている。非球面形状とし
ては光軸のまわりに回転対称な面はもちろんのこと光軸
のまわりに回転非対称な面もある。この様な非球面形状
はたとえば数値制御による研削加工により創成され、数
面をその表面形状精度をできるだけくずさない様にして
表面粗さを次第に小さくすべく研磨が行なわれる。従っ
て、非球面の研磨においては特に表面精度が低下しやす
いので修正研磨の必要性が高くなる。

この様な修正研磨に際しても部分的に研磨工具の押圧力
を適宜変化させて所望の表面形状に近づける様に研磨除
去量の調節が行なわれる。

以ヒの様な研磨工具の押圧力の調節は、従来、たとえば
エアーシリンダ等の押圧手段を用いて研磨工具に所望の
押圧力を作用させることによりなされている。そして、
該抑圧力をより正確に維持するために、エアーシリンダ
へ圧縮空気を供給する圧縮空気源とエアーシリンダとの
間に圧力調整弁（圧力サーボ弁）を介在させ、更に該圧
力サーボ弁とエアーシリンダとの間にエアー圧検出手段
を付設し、該検出手段で検出された圧力に基づき該検出
圧力が所望値となる様に圧力サーボ弁を適宜、ｉＩ８Ｊ
ｍすることが行なわれている。

しかしながら、この様な従来の押圧力調整では、研磨工
具の被研磨面に対する当接部分が移動しエアーシリンダ
のピストンがシリンダ内で移動する際には摩擦があるの
で、シリンダ内圧力がそのまま研磨工具を介して被研磨
物に伝達されるとは限らず、このため被研磨物に対する
研磨工具押圧力が正確に所望値に設定できない場合があ
るという難点があった。従って、被研磨面の表面形状精
度を充分良好な効率で所望値に近づけることが困難であ
るという問題点があった。

そこで、本発明は研磨工具を被研磨物に対し所望押圧力
で押圧し、これにより正確に所望の研磨条件にて良好な
研磨を行なうことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的は、 研磨工具を被研磨物に対して押圧しながら研磨する方法
において、研磨工具の被研磨物に対する押圧力を該研磨
工具内で測定し、このδＩ一定結定結基づき上記押圧力
が所望値となる様に制御することを特徴とする、研磨方
法、 により達成される。

また、本発明によれば、この様な研磨方法の実施に好適
に使用される装置として、 被研磨物に対し研磨作用をなす研磨工具と、該研磨工具
を被研磨物に対し押圧する手段と、上記研磨工具内に配
置された押圧力検出手段と、該検出手段の検出結果に基
づき上記押圧手段の押圧力を制御する手段とを含んでな
ることを特徴とする、研磨装置、 が提供される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の共体的実施例を説明
する。

第１図は本発明による研磨方法を実施するための本発明
による研磨装置の第１の実施例の説明図である。

第１図において、２は被研磨物保持手段であり、該保持
手段は不図示の駆動手段により上下方向のまわりに回転
せしめられる様になっている。

保持手段２の上面上には被研磨物４が固定保持されてい
る。本実施例では、該被研磨物は平行モ面板状体であり
、その表面は前加工により適宜の表面粗さとされている
。

６は研磨工具であり、該工具は基体６ａと被研磨物４に
対し直接接触して研磨作用をなす研磨シー］・（たとえ
ば、発泡ポリウレタンからなる０゜５〜１．０ｍｍ厚の
シート）と該研磨シートと上記基体６ａとの間に配置さ
れた圧力検出手段６ｃとを含んでなる。該圧力検出手段
としてはたとえば圧電体を用いたロードセル等を利用す
ることができる。

研磨工具６は被研磨物４に対し押圧せしめられる０本実
施例では、この抑圧のためにエアーシリンダ８を用いて
いる。１０は該シリンダ内のピストンであり、１２はピ
ストンロッドである。該ロッドは上下方向を向いており
、その下端には上記研磨工具基体６ａが固定されている
。

上記エアーシリンダ８は保持体１４により固定保持され
ている。該保持体はガイド１６によりガイドされて水平
方向に移動可能な様に取付けられている。該ガイドには
モータ１８が取付けられており、該モータの駆動回転軸
にはガイド１６の方向（水平方向）の送りネジ２０が接
続されている。該送りネジは上記エアーシリンダ保持体
１４とネジ結合しており、従ってモータ１８により送り
ネジ２０を回転させることにより保持体１４はガイド１
６に沿って移動せしめられる。

上記エアーシリンダ８は配管２２により圧縮空気源に接
続されており、該配管の途中には圧力サーボ弁２４が配
置されている。また、該サーボ弁２４よりも上記エアー
シリンダ側の配管途中にはエアー圧検出手段２６が配置
されている。

尚、２８は被研磨物４と研磨工具６との間に研磨剤を供
給するためのパイプである。

上記研磨工具の圧力検出手段６Ｃの出力及びＬ記エアー
圧検出手段２６の出力はコントローラ３０に入力される
。また、該コントローラからは」二足圧カサーポ弁２４
に対し弁開度指令信号が発せられる。

研磨時には研磨剤供給パイプ２８から研磨位置へと研磨
剤を供給しながら、被研磨物保持手段２を回転させる。

そして、モータ１８を駆動し送りネジ２０を回転させて
エアーシリンダ８をガイド１６に沿って水平方向に移動
させ、これにより研磨工具６を被研磨物４上にて径方向
の所望の位置へと移動させる。

上記圧縮空気源はたとえば５ｋｇ／ａｍ２の一定の圧力
であり、圧力サーボ弁２４の開度を適宜調酊することに
よりエアーシリンダ８に供給されるエアー圧が設定され
る。コントローラ３０からは該サーボ弁２４に対して所
望のエアー圧を実現すべく弁開度の指令信号が発せられ
る。

エアーシリンダ８により印加された押圧力はピストンロ
ッド１２により研磨工具６に伝達され、これにより研磨
シー）６ｂが被研磨物４に対し適宜の圧力で押圧される
。該抑圧力の反作用力は圧力検出手段６Ｃにより検出さ
れ、コントローラ３０に入力される。該検出圧力が当該
研磨位置の所望の研磨のための所定の圧力と異なる場合
には、上記コントローラ３０から圧力サーボ弁２４に対
して該圧力差をなくすエアー圧とする様に弁開度を変化
させる様指令が発せられる。エアー圧検出手段２６から
は常時コントローラ３０に対し検出エアー圧が入力され
ており、これにより上記圧力サーボ弁２４が制御される
。

そして、この様な圧力検出手段６ｃによる押圧力検出値
を適宜の時間間隔ごとにサンプリングして、上記の様な
所望値からのずれをなくする様な制御を行なうことによ
り、極めて正確な押圧力での研磨が行なわれ、所望の研
磨速度、表面粗さ及び表面形状精度が実現される。

以上の様な研磨において、所望押圧力は研磨の段階及び
研磨位置に応じて予め適宜設定しておけばよい、そして
、モータ１８を駆動させて研磨工具６を被研磨物４の回
転半径方向に移動させ、この研磨位置変化応じて上記設
定押圧力値にて研磨工具６を被研磨物４に押圧して所望
の研磨を行なうことができる。

第２図は本発明による研磨方法を実施するための本発明
による研磨装置の第２の実施例の説明図である０本図に
おいて、上記第１図におけると同様の部材には同一の符
号が付されている。

本実施例において、被研磨物４の被研磨面は凸球面状で
あり、研磨工具６はこれに応じた面形状をなしている。

また、エアーシリンダ８は上下方向及びガイド１６の方
向の双方に垂直な方向（水平方向）のまわりに回動可能
に保持体１４に取付けられており、その傾き角度は不図
示の駆動手段により設定される。

本実施例では、研磨工具６がモータ１８の駆動により被
研磨物４の径方向に沿って移動する際にピストンロッド
１２が常に被研磨面の曲率中心に向かう様に姿勢制御さ
れ、従って研磨シート６Ｃは被研磨面に常に適合せしめ
られる。

本実施例においても、上記第１実施例と同様の効果があ
る。

本発明において、研磨剤中に含まれる研磨砥粒の粒径は
、所望の表面粗さの程度に応じて適宜法めることができ
、光学面を得るための微小粒径から艶消し面程度更には
研削面と称される表面粗さを得るための粒径までのどの
様なものでもよい。

また、上記実施例では′Ｍ離砥粒を用いた研磨が示され
ているが、本発明は固定砥粒を用いた研磨にも同様にし
て適用することができる。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、研磨工具が被研磨面に作用
する圧力の反作用を直接検出し該検出値に基づき研磨工
具の押圧力を調節するので、研磨工具を被研磨物に対し
所望押圧力で押圧し、これにより正確に所望の研磨条件
にて良好な研磨を行なうことが可使となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による研磨装置の説明図であ
る。 ４：被研磨物、　　　　　６：研磨工具、６ａ：！ｔｉ
体、　　　　　　６ｂ：研磨シート、６ｃ：圧力検出手
段、 ８：エアーシリンダ、 １６：ガイド、　　　　　１８：モータ、２０：送りネ
ジ、　　　　２４：圧力サーボ弁、２６：エアー圧検出
手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）研磨工具を被研磨物に対して押圧しながら研磨す
   る方法において、研磨工具の被研磨物に対する押圧力を
   該研磨工具内で測定し、この測定結果に基づき上記押圧
   力が所望値となる様に制御することを特徴とする、研磨
   方法。
2. （２）被研磨物に対し研磨作用をなす研磨工具と、該研
   磨工具を被研磨物に対し押圧する手段と、上記研磨工具
   内に配置された押圧力検出手段と、該検出手段の検出結
   果に基づき上記押圧手段の押圧力を制御する手段とを含
   んでなることを特徴とする、研磨装置。
3. （３）研磨工具が基体と該基体に対し押圧力検出手段を
   介して付された研磨シートとを含んでなる、特許請求の
   範囲第２項の研磨装置。
4. （４）押圧手段が圧縮空気源と該圧縮空気源から圧力調
   整弁を介して接続され作用部が研磨工具に連結されてい
   るエアーシリンダとを有する、特許請求の範囲第２項の
   研磨装置。
5. （５）研磨工具を被研磨面に沿って移動させる手段を備
   えている、特許請求の範囲第２項の研磨装置。