JPH09248748A

JPH09248748A - 加工装置

Info

Publication number: JPH09248748A
Application number: JP8054888A
Authority: JP
Inventors: Kengo Yasui; 健吾安井; Kazuji Nomura; 和司野村; Takahiro Higuchi; 貴広樋口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】装置に必要な軸数はそのままにして、制御すべ
き軸数を減じた加工装置を提供する。【解決手段】水平方向に移動する移動ステージ４と、移
動ステージ４に設けられ、工作物１を加工するためのツ
ール８を移動ステージ４に対して回転させる回転ステー
ジ５と、移動ステージ４及び回転ステージ５の各動作を
制御することでツール８の位置決めを行う制御装置とを
備え、回転ステージ５には、ツール８の軸部６が挿入さ
れた、ケーシング１２内の軸受け部と、ツール８を軸方
向に付勢するエアシリンダ１４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平方向に移動す
る移動ステージと、移動ステージに設けられ、工作物を
加工するためのツールを移動ステージに対して回転させ
る回転ステージとを備え、移動ステージ及び回転ステー
ジの各動作を制御することでツールの位置決めを行う加
工装置に関し、特に、セラミックス、ガラス等の硬脆性
材料より成る非球面レンズ、非球面鏡の加工や、プラス
チック、ガラスより成る非球面レンズの成形に用いられ
る金型の高精度鏡面加工に好適な非球面加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学レンズやミラーに非球面を用いる
と、ある種の光学系では著しく性能が改善されることが
古くから知られている。放物面、双曲面、楕円面などの
回転２次曲面の非球面鏡が、ニュートン、カセグレン、
グレゴリー反射望遠鏡の主鏡、副鏡に用いられているこ
とは有名である。乱視用眼鏡レンズ、強度のルーペやコ
ンデンサレンズ、プロジェクター用反射鏡なども、非球
面光学部品としてよく知られている。

【０００３】非球面光学部品の製作には、例えば、材料
が可塑性／流動性を持つ間に型を用いて表面形状を成形
する加熱変形加工や、加工表面の余剰部分を研磨によっ
て除去する研磨加工が用いられる。加熱変形法で用いら
れる金型の高精度鏡面加工にも、研磨加工が用いられ
る。

【０００４】また、前述の研磨加工では、対象とする加
工面が非球面であるため、通常の球面研磨方法が適用で
きず、様々な加工方法が取られている。例えば、特開平
２−１３９１１２号公報には、図２に示すような「曲面
加工機」が開示されている。

【０００５】この曲面加工機は、工作物２１をＸ軸方向
に往復移動させるＸ軸テーブル２２と、Ｘ軸テーブル２
２に対向した固定台２３上に設けられ、Ｘ軸と直交する
Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸スライダ２４と、Ｙ軸スライ
ダ２４上に設けられ、Ｘ軸と略平行な軸線を中心に回動
可能なＡ軸旋回テーブル２５と、Ａ軸旋回テーブル２５
上に設けられ、Ｚ軸方向に往復移動可能なＺ軸スライダ
２６と、Ｚ軸スライダ２６上に固定された切削工具２７
と、Ｘ軸テーブル２２、Ｙ軸スライダ２４、Ａ軸旋回テ
ーブル２５、及び、Ｚ軸スライダ２６の各位置を制御す
ると共に、少なくとも、Ｘ軸テーブル２２及びＺ軸スラ
イダ２６を同時２軸制御する制御手段とを備える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、加工装置では、
一般に、制御しなければならない軸数が増えるほど、装
置自体が複雑化し、コストがかかることになる。もちろ
ん、非球面を対象とした加工装置も例外ではない。

【０００７】しかしながら、従来の技術では、装置に存
在するすべての軸について制御しなければならず、制御
の簡単化という点で問題があった。。

【０００８】このような問題点を鑑み、本発明の目的
は、装置に必要な軸数はそのままにして、制御すべき軸
数を減じた加工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の一態様によれば、水平方向に移動する移動ス
テージと、前記移動ステージに設けられ、工作物を加工
するためのツールを前記移動ステージに対して回転させ
る回転ステージとを備え、前記移動ステージ及び前記回
転ステージの各動作を制御することで前記ツールの位置
決めを行う加工装置において、前記回転ステージには、
前記ツールの軸部が挿入された軸受け部と、前記ツール
を軸方向に付勢する付勢機構とが設けられていることを
特徴とする加工装置が提供される。

【００１０】前記ツールは、例えば、工作物の加工面を
研磨するための研磨工具であってもよい。また、前記加
工面は、非球面であっても構わない。また、前記付勢機
構は、エアシリンダまたはバネを用いて構成してもよ
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る加工装置を、
非球面光学部品の研磨や、非球面光学部品を成形するた
めの金型の研磨に用いる非球面研磨装置に適用した場合
の一実施形態について説明する。

【００１２】図１に本実施形態の非球面研磨装置の構成
を示す。この非球面研磨装置は、主な構成要素として、
水平方向（Ｘ軸方向）に移動する移動ステージ４と、移
動ステージ４に回転可能に設けられた回転ステージ５
と、回転ステージ５に固定されたケーシング１２と、ケ
ーシング１２内に収容された軸受け部（図示省略）と、
軸受け部に挿入されたツール８と、ケーシング１２の上
部に設けられた付勢機構１４とを備える。付勢機構１４
は、ツール８を軸方向（矢印Ａ方向）に付勢する。対象
とする工作物１は、ある程度の精度まで仕上げた非球面
１ａを有する光学レンズである。ここでは、本非球面研
磨装置を用いて非球面１ａを最終的に要求される精度に
仕上げるものとする。なお、光学レンズ１は、回転テー
ブル２に着脱可能に取り付けられている。

【００１３】移動ステージ４は、フレーム３に形成され
たレール部３ａに取り付けられており、フレーム３の側
面部に設けられたモータ９が移動ステージ４をレール部
３ａに沿って（すなわち、Ｘ軸方向に）移動させる。移
動ステージ４の背面部には、モータ１０が設けられてい
る。同図のＹ軸は、Ｘ軸に垂直な軸で、モータ１０は、
Ｙ軸回りに回転ステージ５を回転させる。回転ステージ
５には、さらに、モータ１１が固定されている。モータ
９、１０、１１の動作は、図示しない制御装置によって
制御される。制御装置は、ＣＰＵや、該ＣＰＵで実行さ
れるプログラム等を格納したメモリを含んで構成され
る。

【００１４】ツール８は、ケーシング１２内の軸受け部
に挿入された軸部６と、軸部６の先端に固定されたポリ
シャ７とから成る。また、本実施形態では、付勢機構１
４にエアシリンダを用いている。エアシリンダは、軸部
６に矢印Ａ方向の力を加え、ポリシャ７を非球面１ａに
押し当てる。なお、コストをさらに低く抑えたい場合に
は、付勢機構に普通のバネを用いても構わない。ケーシ
ング１２内の軸部６と、モータ１１の回転軸には、ベル
ト１３が掛け渡されている。ベルト１３によって、モー
タ１１の回転軸の回転力が軸部６に伝達される。モータ
１１は、研磨中、ベルト１３を介してツール８全体を回
転させる。なお、回転テーブル２も、研磨中、ツール８
と同方向に回転し、光学レンズ１を回転させる。

【００１５】ポリシャ７は、軸部６に固定されたベース
皿７ａと、ベース皿７ａに接着剤で固定された弾性体７
ｂ（例えば、硬質のネオプレンスポンジ）から成る。弾
性体７ｂの表面には、研磨シートが接着剤で固定されて
いる。なお、非球面１ａを部分的に研磨する修正研磨に
おいては、ポリシャ７と加工面（非球面１ａ）との接触
面積は、加工面全体の面積のおよそ１／９以下に設定さ
れる。また、非球面１ａ全体を研磨する一様研磨におい
ては、ポリシャ７と加工面（非球面１ａ）との接触面積
は、加工面全体の面積のおよそ１／１以下に設定され
る。

【００１６】以上の構成を有する非球面研磨装置は、実
際の研磨作業時において次のように動作する。

【００１７】制御装置は、まず、モータ１０を駆動して
ツール８を垂直に立て、その後、モータ９を駆動して、
ツール８の軸線と、回転テーブル２の軸線を、同軸上に
位置させる。続いて、エアシリンダ１４を用いて、ポリ
シャ７を加工面１ａに押し当てる。これにより、ポリシ
ャ７の中心点と非球面１ａの中心点とが一致することに
なるが、この際、ポリシャ７の中心点（＝非球面１ａの
中心点）と回転ステージ５の回転中心との距離（Ｄ）を
測定する。以上で調整が完了する。

【００１８】その後、回転テーブル２で工作物１を回転
させると共に、モータ１１でツール８を回転させ、実際
の研磨を開始する。研磨中、制御装置は、モータ９を用
いて移動ステージ４をＸ軸方向に移動させながら、モー
タ１０を用いて回転ステージ５の回転角を徐々に変化さ
せ、ツール８の位置と傾斜角を変えていく。具体的に
は、ポリシャ７が各研磨点において非球面１ａの法線方
向を向くよう、移動テーブル４のＸ軸方向移動量、非球
面１ａの設計面形状、及び、前述した測定値Ｄを用いて
ツール８の傾斜角を算出し、Ｘ軸方向の移動にあわせて
逐次その傾斜角を追従させる。なお、ポリシャ７は、研
磨中、エアシリンダ１４で加工面１ａに常に押し当てら
れており、制御は不要である。

【００１９】このように本実施形態によれば、移動ステ
ージ４のＸ軸方向の動作と、回転ステージ１０のＹ軸回
りの動作を制御するだけで、回転する非球面の中心点を
通る一断面上においてツール８の軸部６を常に非球面の
法線方向に向かせつつポリシャ７を当該非球面に押圧す
ることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、制御すべき軸の数を減
らすことができるので、簡易で安価な加工装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加工装置の一実施形態の構成を示
す構成図。

【図２】従来の加工装置の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１、２１：工作物、２：回転テーブル、３：フレーム、４：移動ステージ、５：回転ステージ、６：軸部、７：ポリシャ、８：ツール、９、１０、１１：モータ、１２：ケーシング、１３：ベルト、１４：付勢機構、２２：Ｘ軸テーブル、２３：固定台、２４：Ｙ軸スライダ、２５：Ａ軸旋回テーブル、２６：Ｚ軸スライダ２７：切削工具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平方向に移動する移動ステージと、前記移動ステージに設けられ、工作物を加工するための
ツールを前記移動ステージに対して回転させる回転ステ
ージとを備え、前記移動ステージ及び前記回転ステージの各動作を制御
することで前記ツールの位置決めを行う加工装置におい
て、前記回転ステージには、前記ツールの軸部が挿入された軸受け部と、前記ツールを軸方向に付勢する付勢機構とが設けられて
いることを特徴とする加工装置。
【請求項２】請求項１において、前記ツールは、前記工作物の加工面を研磨するための研
磨工具であることを特徴とする加工装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記加工面は、非球面であることを特徴とする加工装
置。
【請求項４】請求項１、２または３において、前記付勢機構は、エアシリンダまたはバネであることを
特徴とする加工装置。