JP2004202656A - 研磨用ポリッシャのツルーイング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磨き残しをなくして良好な形状精度が得られる研磨方法を提供する。
【解決手段】カップホイールＣをワークテーブル１上に取り付けるときにワークテーブル１上にワークＷが保持されたときのワークＷの回転中心軸とカップホイールＣの回転中心軸とを一致させるようにする。ここで、カップホイールＣの回転中心軸上にポリッシャ７の下死点が位置するようにワークテーブル１をＸ軸方向に移動させる。この状態でカップホイールＣ及びポリッシャ７を各々回転させながらポリッシャ７をＺ軸方向で下向きに移動させてポリッシャ７の加工部を開口したカップホイールＣに切り込ませる。この状態を一定時間保持するとポリッシャ７は球面形状に成形される。このツルーイングを行うことにより、ワークＷをポリッシャ７が走査した際にワークＷの回転中心軸をポリッシャ７の加工部の中心が必ず通るようになる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨技術に関し、とりわけレンズ等の光学素子又は成形用金型の研磨において好適な研磨技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ等の光学素子や成形用金型の表面を高精度に加工するための研磨方法として特許文献１に開示されたものがある。
この研磨方法を、図５を用いて説明する。
【０００３】
図５に示す研磨機において、ワークテーブル１０１は同図に示すＸ軸方向に移動可能であって且つＡ軸方向に揺動可能である。ワークテーブル１０１の下方にはモータ１０２が接続されており、モータ１０２を動作させるとワークテーブル１０１が回転するように構成されている。ワークテーブル１０１はその上にワーク（被加工物）Ｗを保持させるものである。
【０００４】
ワークテーブル１０１上に保持させたワークＷの上方には、同図に示すＺ軸方向に上下させることの可能なエアシリンダ１０３が配置されている。このエアシリンダ１０３には回転軸部１０４が取り付けられている。この回転軸部１０４の下方にはコレットチャック１０６が取り付けられており、これによりポリッシャ１０７を保持させることができる。一方、回転軸部１０４の上部にはモータ１０５が取り付けられており、コレットチャック１０６に保持させたポリッシャ１０７を回転させることができる。
【０００５】
上述した構成の研磨機によって研磨加工を行う手順について説明する。
まず、ワークテーブル１０１にワークＷを取り付けると共に、回転軸部１０４のコレットチャック１０６にポリッシャ１０７を取り付ける。
続いて、図示していないポリッシャステージを図５に示すＸ軸方向又はＹ軸方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向の双方に対して垂直な方向）に移動させ、ポリッシャ１０７の加工部の中心がワークＷの回転中心軸上に位置するように目視で調整を行う。
【０００６】
この調整によってポリッシャ１０７の位置決めが完了したら研磨を開始する。まず、ワークテーブル１０１を同図に示すＸ軸方向に移動させながらＡ軸方向に揺動させてワークＷを研磨開始位置に移動させる。ここでワークＷに研磨剤を塗布し、ワークテーブル１０１及び球面形状のポリッシャ１０７を共に回転させる。そして、ポリッシャ１０７とワークＷとが接触し、ワークＷに一定の荷重が負荷される位置までエアシリンダ１０３を図５に示すＺ軸の矢印の向きへ下げて研磨を開始する。
【０００７】
研磨はワークテーブル１０１をＸ軸方向に移動させてワークＷの外周部から中心部の方向へと行うようにする。また、このとき、研磨荷重がワークＷの面に対して常に垂直に一定荷重がかかるようワークテーブル１０１をＡ軸に沿って揺動させながら研磨を行うようにする。
【０００８】
特許文献１に開示されている研磨方法は以上のようにして行うというものであった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２３３９５２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した研磨方法におけるポリッシャ１０７の位置調整では、目視によってポリッシャ１０７の加工部の中心をワークＷの回転中心軸上に位置させていた。しかし、この目視による位置決めでポリッシャ１０７の加工部の中心をワークＷの回転中心軸に完全に位置させることは難しい作業であり、この作業の回数をできるだけ減らすことが望ましい。
【００１１】
また、研磨が繰り返し行われると、ポリッシャ１０７の加工部の磨耗によって球面形状を呈しているポリッシャ１０７の曲率半径Ｒが小さくなるため、ポリッシャ加工部１０７の中心とワークＷの回転中心軸との間に位置ズレが生じるようになる。このズレは、Ｘ軸方向（ポリッシャ１０７の走査方向）のものであれば機械的に修正することが可能であるものの、Ｙ軸方向(ポリッシャ１０７の走査方向と直交する方向)のものであると機械的に修正することができない。従って、再度、目視でポリッシャステージをＹ軸方向で調整する必要が生じてしまい、このための時間が費やされていた。
【００１２】
また、繰り返し研磨加工を行ったことによりポリッシャ１０７の曲率半径Ｒが小さくなっていることに気づかずにその中心がずれたままで研磨を行ってしまうと、ポリッシャ１０７の加工部の中心がワークＷの回転中心軸を通らずに加工がされてしまうため、ワークＷの中心部に磨き残りである「へそ」が生じてしまう。
【００１３】
ポリッシャ１０７がＹ軸方向にずれていた場合の加工について図６を用いて更に詳しく説明する。
図６（ａ）はワークＷの研磨を上方から見た模式図であり、ワークＷ上をポリッシャ１０７が走査する軌跡を示したものである。また、図６（ｂ）は平面形状のワークを研磨した時の加工前と加工後との各々の形状を表した模式図である。
【００１４】
図６（ａ）に示すように、ワークＷの研磨はポリッシャ１０７とワークＷとのの双方を回転させながらワークＷの外周部から中心部へと走査して行われる。このとき、ポリッシャ１０７の加工部の中心とワークＷの回転中心軸とが同図におけるＹ軸方向にａだけずれていると、（ａ）に図示のようにポリッシャ１０７の加工部の中心がワークＷの回転中心軸を通らずに研磨されてしまう。その結果、図６（ｂ）の加工後のワークＷの形状に示すようにその中心部の半径ａの部分に磨き残しによる「へそ」が生じてしまう。
【００１５】
以上の問題を鑑み、磨き残しをなくして良好な形状精度が得られる研磨方法を提供することが、本発明が解決しようとする課題である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、球面形状に加工されている研磨用ポリッシャと被加工物との双方を各々回転させた状態で該研磨用ポリッシャを該被加工物に押圧しながらこの両者を相対的に走査させることによって行われる研磨加工に用いられる該研磨用ポリッシャのツルーイング方法であって、研磨用ポリッシャを加工するためのカップホイール形状の研削工具の回転中心軸を、上述した研磨加工のために被加工物を回転させるときの回転中心軸に一致させるように該研削工具を配置し、研磨用ポリッシャの下死点が該研削工具の回転中心軸上に位置するように該研磨用ポリッシャを配置し、研削工具の回転中心軸を中心にして該研削工具を回転させると共に該研磨用ポリッシャの回転中心軸を中心にして該研磨用ポリッシャを回転させながら該研磨用ポリッシャを該研削工具のカップホイール形状における開口部分へ押圧することによって該研磨用ポリッシャをツルーイングすることによって前述した課題を解決する。
【００１７】
こうすることにより、研磨用ポリッシャを所定の曲率の球面形状に成形することができ、なおかつ、難度の高い位置調整の作業を行うことなく研磨用ポリッシャの加工部の中心を被加工物の回転中心軸上に位置させることができる。従って、元の通りに配置された被加工物に対し、この方法でツルーイングされた研磨用ポリッシャを用い、且つツルーイングされたままの配置で研磨加工を行えば、被加工物上を研磨用ポリッシャが走査した際に被加工物の回転中心軸を研磨用ポリッシャの加工部の中心が必ず通るので、被加工物の回転中心部分に磨き残しの生じることがなくなり、良好な形状精度に仕上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の実施に使用する研磨機の構成を示している。なお、この実施例ではフェノール樹脂製のポリッシャ７のツルーイングを行う。
【００１９】
図１に示す研磨機において、ワークテーブル１は同図に示すＸ軸方向に移動可能であって且つＡ軸方向に揺動可能である。ワークテーブル１の下方にはモータ２が接続されており、モータ２を動作させるとワークテーブル１が回転するように構成されている。
【００２０】
フェノール樹脂製のポリッシャ７のツルーイングを行うときにはワークテーブル１上には、ワークＷの代わりに、ポリッシャ７のツルーイングを行うための研削工具であるメタルボンド製のカップホイールＣが保持される。
図１に示した研磨機におけるカップホイールＣの部分の拡大図を図２に示す。本実施例において、このカップホイールＣは、図２に示すホイールの先端間隔Ｄ＝３．６８ｍｍ、先端丸みｒ＝０．２ｍｍに形成されている。
【００２１】
図１の説明へ戻ると、ワークテーブル１上に保持させたカップホイールＣの上方には、図１に示すＺ軸方向に上下させることの可能なエアシリンダ３が配置されている。このエアシリンダ３には回転軸部４がＺ軸方向に対して４５°の傾斜角を有して取り付けられている。この回転軸部４の下方にはコレットチャック６が取り付けられており、これによりポリッシャ７を保持させることができる。一方、回転軸部４の上部にはモータ５が取り付けられており、コレットチャック６に保持させたポリッシャ７を回転させることができる。
【００２２】
上述した構成の研磨機においてポリッシャ７のツルーイングを行う手順について説明する。
まず、カップホイールＣを外周の振れが０．０２ｍｍ以下になる精度でワークテーブル１上に取り付けてワークテーブル１上にワークＷが保持されたときのワークＷの回転中心軸とカップホイールＣの回転中心軸とを一致させるようにし、次に、回転軸部４のコレットチャック６にポリッシャ７を取り付ける。
【００２３】
ここで、カップホイールＣの回転中心軸上にポリッシャ７の下死点が位置するようにワークテーブル１を図１におけるＸ軸方向に移動させる。そしてモータ２及び５を動作させてカップホイールＣを６００ｒｐｍで、またポリッシャ７を２０ｒｐｍで各々回転させる。
【００２４】
この状態でポリッシャ７を図１におけるＺ軸方向で下向きに移動させてポリッシャ７の加工部を開口したカップホイールＣに切り込ませる。この状態を一定時間保持することにより、ポリッシャ７は球面形状に成形される。この成形が終了したらポリッシャ７を図１におけるＺ軸方向の上向きに移動させることでポリッシャ７のツルーイングは完了する。
【００２５】
カップホイールＣが前述した寸法に形成されているときには、このツルーイングによってポリッシャ７先端の加工部の曲率半径Ｒ（図２参照）を５ｍｍに成形することができる。
なお、図１に示した構成の研磨機によってワークＷの研磨加工を行う手順については前述した特許文献１に開示されている研磨方法の手順に従えばよいが、この手順のうちポリッシャ７とワークＷとの位置関係の調整は不要である。
【００２６】
以上のように、本実施例によれば、ポリッシャ７を所定の曲率半径Ｒの球面形状に成形することができ、なおかつ、難度の高い位置調整の作業を行うことなくポリッシャ７の加工部の中心をワークＷの回転中心軸上に位置させることができる。従って、この方法でツルーイングしたポリッシャ７を用いて研磨すれば、ワークＷ上をポリッシャ７が走査した際にワークＷの回転中心軸をポリッシャ７の加工部の中心が必ず通るため、ワークＷ中心部に磨き残しが生じることがなくなり、良好な形状精度に仕上げることができる。
［実施例２］
図３は本発明の実施例２の実施に使用する研磨機の構成を示している。なお、この実施例では粒径が５μｍ以下のダイヤモンド砥粒を含有しているレジンボンドダイヤモンド砥石製のポリッシャ７’のツルーイングを行う。
【００２７】
なお、同図において、図１に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付している。
図３に示す研磨機において、ワークテーブル１は同図に示すＸ軸方向に移動可能であって且つＡ軸方向に揺動可能である。ワークテーブル１の下方にはモータ２が接続されており、モータ２を動作させるとワークテーブル１が回転するように構成されている。
【００２８】
レジンボンドダイヤモンド製のポリッシャ７’のツルーイングを行うときにはワークテーブル１上には、ワークＷの代わりにポリッシャ７’のツルーイングを行うための研削工具であるカップホイールＣ’が保持される。なお、このカップホイールＣ’は、ツルーイングを行うポリッシャ７’に使用するものよりも粒度の低い粗粒のダイヤモンド砥粒を含有しているレジンボンドダイヤモンドを用いて形成されている。
【００２９】
図３に示した研磨機におけるカップホイールＣ’の部分の拡大図を図４に示す。本実施例において、このカップホイールＣ’は、図４に示すホイールの先端間隔Ｄ＝２．６ｍｍ、先端丸みｒ＝０．２ｍｍに形成されている。
図３の説明へ戻ると、ワークテーブル１上に保持させたカップホイールＣ’の上方には、図３に示すＺ軸方向に上下させることの可能なエアシリンダ３が配置されている。このエアシリンダ３には回転軸部４がＸ軸方向（水平方向）に対して６０°の傾斜角（図４におけるθ＝６０°）を有して取り付けられている。この回転軸部４の下方にはコレットチャック６が取り付けられており、これによりポリッシャ７’を保持させることができる。一方、回転軸部４の上部にはモータ５が取り付けられており、コレットチャック６に保持させたポリッシャ７’を回転させることができる。
【００３０】
上述した構成の研磨機においてポリッシャ７’のツルーイングを行う手順について説明する。
まず、カップホイールＣ’を外周の振れが０．０２ｍｍ以下になる精度でワークテーブル１上に取り付けてワークテーブル１上にワークＷが保持されたときのワークＷの回転中心軸とカップホイールＣ’の回転中心軸とを一致させるようにし、次に、回転軸部４のコレットチャック６にポリッシャ７’を取り付ける。
【００３１】
ここで、カップホイールＣ’の回転中心軸上にポリッシャ７’の下死点が位置するようにワークテーブル１を図３におけるＸ軸方向に移動させる。そしてモータ２及び５を動作させてカップホイールＣ’を６００ｒｐｍで、またポリッシャ７’を２０ｒｐｍで各々回転させる。
【００３２】
この状態でポリッシャ７’を図３におけるＺ軸方向で下向きに移動させてポリッシャ７’の加工部を開口したカップホイールＣ’に切り込ませる。この状態を一定時間保持することにより、ポリッシャ７’は球面形状に成形される。
その後、ポリッシャ７’として使用するレジンボンドダイヤモンド砥石の目立てを行う。そのためには、ポリッシャ７’とカップホイールＣ’の回転速度を上述した球面成形時のものよりも低速にし、ポリッシャ７’の加工部にＧＣ(緑色炭化珪素素材)砥粒を希釈油で希釈したスラリ（研磨剤）を供給しながら目立てを行う。この目立てが終了したらポリッシャ７’をＺ軸方向で上向きに移動させることでポリッシャ７’のツルーイングは完了する。
【００３３】
カップホイールＣ’が前述した寸法に形成されているときには、ポリッシャ７’先端の加工部の曲率半径Ｒ（図４参照）を５ｍｍに成形することができる。
なお、図３の示した構成の研磨機によってワークＷの研磨加工を行う手順については、前述した特許文献１に開示されている研磨方法の手順に従えばよいが、この手順のうちポリッシャ７’とワークＷとの位置関係の調整は不要である。
【００３４】
以上のように、本実施例によれば、ポリッシャ７’を所定の曲率半径Ｒの球面形状に成形することができ、なおかつ、難度の高い位置調整の作業を行うことなくポリッシャ７’の加工部の中心をワークＷの回転中心軸に位置させることができる。従って、この方法でツルーイングしたポリッシャ７’を用いて研磨すれば、ワークＷ上をポリッシャ７’が走査した際にワークＷの回転中心軸をポリッシャ７’の加工部の中心が必ず通るため、ワークＷ中心部に磨き残しが生じることがなくなり、良好な形状精度に仕上げることができる。
【００３５】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る研磨用ポリッシャのツルーイング方法によれば、研磨用ポリッシャを所定の曲率の球面形状に成形することができ、なおかつ、難度の高い位置調整の作業を行うことなく研磨用ポリッシャの加工部の中心を被加工物の回転中心軸上に位置させることができる。
【００３７】
従って、研磨用ポリッシャの取り付け時や研磨用ポリッシャで相当時間の研磨加工を行った後に本発明を実施することにより、被加工物上を研磨用ポリッシャが走査した際に被加工物の回転中心軸を研磨用ポリッシャの加工部の中心が必ず通るので、被加工物の回転中心部分に磨き残しの生じることがなくなり、良好な形状精度に仕上げることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に使用する研磨機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した研磨機におけるカップホイールＣの部分の拡大図である。
【図３】本発明の実施例２に使用する研磨機の構成を示す図である。
【図４】図３に示した研磨機におけるカップホイールＣ’の部分の拡大図である。
【図５】従来の研磨方法の実施に使用される研磨機の構成を示す図である。
【図６】従来技術の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１、１０１ ワークテーブル
２、５、１０２、１０５ モータ
３、１０３ エアシリンダ
４、１０４ 回転軸部
６、１０６ コレットチャック
７、７’、１０７ ポリッシャ
Ｃ、Ｃ’ カップホイール
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 球面形状に加工されている研磨用ポリッシャと被加工物との双方を各々回転させた状態で該研磨用ポリッシャを該被加工物に押圧しながらこの両者を相対的に走査させることによって行われる研磨加工に用いられる該研磨用ポリッシャのツルーイング方法であって、
   前記研磨用ポリッシャを加工するためのカップホイール形状の研削工具の回転中心軸を、前記研磨加工のために前記被加工物を回転させるときの回転中心軸に一致させるように該研削工具を配置し、
   前記研磨用ポリッシャの下死点が前記研削工具の回転中心軸上に位置するように該研磨用ポリッシャを配置し、
   前記研削工具の回転中心軸を中心にして該研削工具を回転させると共に前記研磨用ポリッシャの回転中心軸を中心にして該研磨用ポリッシャを回転させながら該研磨用ポリッシャを該研削工具のカップホイール形状における開口部分へ押圧することによって該研磨用ポリッシャをツルーイングする、
   ことを特徴とする研磨用ポリッシャのツルーイング方法。

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