JP2001328052A - Polishing tool - Google Patents
Polishing toolInfo
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- JP2001328052A JP2001328052A JP2000224771A JP2000224771A JP2001328052A JP 2001328052 A JP2001328052 A JP 2001328052A JP 2000224771 A JP2000224771 A JP 2000224771A JP 2000224771 A JP2000224771 A JP 2000224771A JP 2001328052 A JP2001328052 A JP 2001328052A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやミラー等
の光学素子あるいは金型等を研磨する時に使用される研
磨工具に関し、特に、非球面等の自由曲面の超精密研磨
加工に用いられる形状可変の研磨工具に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing tool used for polishing an optical element such as a lens or a mirror or a mold, and more particularly to a polishing tool used for ultra-precision polishing of a free-form surface such as an aspheric surface. It relates to a variable polishing tool.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高度な形状精度が要求されるレンズやミ
ラー等の光学素子あるいは金型等を仕上げ研磨する際に
は、一般に、弾性材料からなるポリッシャを用いる研磨
工具が従来から使用されており、このポリッシャの研磨
面を被加工面に対して押し付け、研磨面と被加工面の間
に研磨液を供給しながら、ポリッシャを被加工面に対し
て回転運動あるいは揺動運動させて加工を行なってい
る。このとき、被加工面が球面ならば、求められる球面
の曲率半径の合致するようにポリッシャの表面を高精度
に成形しておくのが普通である。2. Description of the Related Art Polishing tools using a polisher made of an elastic material have been conventionally used for finish polishing of optical elements such as lenses and mirrors or molds, etc., which require high form accuracy. The polished surface of the polisher is pressed against the surface to be processed, and while the polishing liquid is supplied between the polished surface and the surface to be processed, the polisher is rotated or oscillated with respect to the surface to be processed to perform the processing. ing. At this time, if the surface to be processed is a spherical surface, the surface of the polisher is usually formed with high precision so that the required radius of curvature of the spherical surface matches.
【０００３】ところで、被加工物の形状は様々であり、
例えば、非球面のような曲率半径が変化するような場合
には、上記のように予め一定の曲率半径に成形された１
種類の研磨工具だけで加工を行なうと、研磨工具は、被
加工面上で変化する曲率に対応できず、研磨工具の研磨
面と被加工面に曲率の差があるために、研磨工具の接触
する被加工面上で圧力分布の差が生じ、一様に研磨加工
することができない。極端な場合には、研磨面と被加工
面の間に隙間が生じ、研磨面の一部しか加工に作用しな
いこともあり得る。[0003] By the way, the shape of the workpiece varies.
For example, when the radius of curvature such as an aspherical surface changes, as described above, the 1
When machining with only one type of polishing tool, the polishing tool cannot cope with the changing curvature on the surface to be machined, and there is a difference in curvature between the polishing surface of the polishing tool and the surface to be machined. A difference in pressure distribution occurs on the surface to be processed, and the polishing cannot be performed uniformly. In an extreme case, a gap may be formed between the polished surface and the surface to be processed, and only a part of the polished surface may affect the processing.
【０００４】また、研磨加工の進行にしたがって、ポリ
ッシャの研磨面の形状が徐々に変形して劣化するため、
一定の曲率を維持するためには、摺りあわせ等の作業に
より研磨面を再成形する必要がある。この摺りあわせ作
業に費やされる労力と時間やその間に研磨加工を中断す
ることが、製造効率の低下と製造コストの増大につなが
る。In addition, as the polishing process progresses, the shape of the polished surface of the polisher is gradually deformed and deteriorated.
In order to maintain a constant curvature, it is necessary to reshape the polished surface by an operation such as rubbing. The labor and time spent in the rubbing operation and the interruption of the polishing process during that time lead to a reduction in manufacturing efficiency and an increase in manufacturing cost.
【０００５】以上のことから、多様な曲率半径を加工す
ることができるように工具部材の研磨面を任意に形成す
ることが可能な加工用の研磨工具も提案され、例えば、
特公平５−５８８６４号公報には、複数のアクチュエー
タを用いて研磨面形状すなわち研磨面曲率を変化させる
ようにした研磨工具が開示されている。[0005] From the above, there has been proposed a polishing tool for processing capable of arbitrarily forming a polishing surface of a tool member so as to be capable of processing various radii of curvature.
Japanese Patent Publication No. 5-58864 discloses a polishing tool in which a plurality of actuators are used to change a polishing surface shape, that is, a polishing surface curvature.
【０００６】この従来の研磨工具は、図９に図示するよ
うに、基盤１０１上に不図示の制御手段により個別に作
動可能な複数個の変位アクチュエータ１０２を二次元的
に配置し、これらの変位アクチュエータ１０２の作動に
よって変位する出力側の部材１０３に全体として任意の
曲率形状の工具面を形成する弾性体からなる工具部材１
０４を取り付けた構成となっている。In this conventional polishing tool, as shown in FIG. 9, a plurality of displacement actuators 102 which can be individually operated by a control means (not shown) are two-dimensionally arranged on a base 101, A tool member 1 made of an elastic body that forms a tool surface having an arbitrary curvature as a whole on an output-side member 103 that is displaced by the operation of the actuator 102.
04 is attached.
【０００７】この研磨工具を用いて、被加工物に対して
工具部材１０４を相対的に摺動させることにより加工を
行なう際に、加工中に変位アクチュエータ１０２を各々
作動させ、工具部材１０４の形状を部分的に独立変化さ
せて、個々に被加工面を押圧する力を調整し、全体とし
て所望の曲面を形成しようとするものである。When machining is performed by relatively sliding the tool member 104 with respect to the workpiece using the polishing tool, the displacement actuators 102 are operated during the machining, and the shape of the tool member 104 is changed. Are partially and independently changed to adjust the force for individually pressing the surface to be processed to form a desired curved surface as a whole.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の研磨工具においては、次のような問題点があっ
た。However, the above-mentioned conventional polishing tool has the following problems.
【０００９】複数個の変位アクチュエータ１０２を個々
に制御して、所望の曲面形状を得るようにしているた
め、装置構成を複雑でかつ高価なものにし、特に連続的
に微小に曲率が変化するような緩やかな曲面（例えば、
球面からのずれである非球面量が０．１ｍｍ程度）のよ
うな場合には、工具部材１０４の研磨面内で部分的に曲
率を変化させることを必要としないため、かかる労力お
よび費用に対し効果が少ないという問題点があった。Since the plurality of displacement actuators 102 are individually controlled to obtain a desired curved surface shape, the structure of the apparatus is complicated and expensive, and particularly, the curvature is continuously and minutely changed. A gentle curved surface (for example,
In the case where the deviation from the spherical surface is such that the amount of aspherical surface is about 0.1 mm), it is not necessary to partially change the curvature in the polished surface of the tool member 104. There was a problem that the effect was small.
【００１０】また、曲率変化が急激で大きな被加工面
（例えば、球面からのずれである非球面量の最大値が
０．５ｍｍ以上）に対しては、ポリッシャとなる部材の
降伏応力、成形可能な大きさ等の制約により、十分小さ
い面積の研磨工具（例えば、φ２０ｍｍ）を構成しなけ
ればならない。しかし、工具面に複数個の変位アクチュ
エータを二次元的に配置することは、現状のアクチュエ
ータのサイズ（小さいものでも、φ１０ｍｍ）では物理
的に困難である。For a work surface having a large change in curvature and a large value (for example, the maximum value of the amount of aspherical surface which is a deviation from the spherical surface is 0.5 mm or more), the yield stress of the member serving as a polisher, and Due to restrictions on size and the like, a polishing tool (for example, φ20 mm) having a sufficiently small area must be formed. However, it is physically difficult to two-dimensionally arrange a plurality of displacement actuators on the tool surface with the current size of actuators (even small ones of φ10 mm).
【００１１】さらに、工具部材１０４とアクチュエータ
１０２が接続されているために、工具面が摩耗あるいは
損傷した場合に、迅速にかつ容易に工具を交換すること
ができない構成となっている。Further, since the tool member 104 and the actuator 102 are connected, when the tool surface is worn or damaged, the tool cannot be changed quickly and easily.
【００１２】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、
非球面レンズ等のような多種多様な曲率をもつ被加工面
に単一の工具で対応でき、かつ簡便な構成で被加工面を
スムーズに平滑化することができる研磨工具を提供する
ことを目的とするものである。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art,
An object of the present invention is to provide a polishing tool that can cope with a work surface having a variety of curvatures, such as an aspherical lens, with a single tool, and can smoothly smooth the work surface with a simple configuration. It is assumed that.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の研磨工具は、研磨面を有する研磨パッド
と、該研磨パッドを取り付ける板状部材と、押圧方向の
位置基準となるベース部材と、該ベース部材に対して前
記板状部材の中心部を位置決めするための位置決め部材
と、前記板状部材の相対向する部位をそれぞれ移動し得
るように保持する保持部材と、該保持部材を押圧方向に
変位させる１個のアクチュエータとを備え、さらに、加
工位置に応じて加工面形状を算出する演算制御手段と、
該演算制御手段により算出される面形状に前記研磨面を
合致させるように前記アクチュエータを駆動する駆動制
御手段を備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, a polishing tool according to the present invention comprises a polishing pad having a polishing surface, a plate-like member for mounting the polishing pad, and a base serving as a position reference in the pressing direction. A member, a positioning member for positioning a central portion of the plate-shaped member with respect to the base member, a holding member for holding opposing portions of the plate-shaped member so as to be movable, and the holding member A single actuator for displacing the object in the pressing direction, and further, an arithmetic control means for calculating a machining surface shape according to the machining position;
And a drive control unit for driving the actuator so that the polished surface matches the surface shape calculated by the arithmetic control unit.
【００１４】本発明の研磨工具において、前記保持部材
は、前記アクチュエータに取り付けられるガイドベース
と、前記板状部材の相対向する部位をそれぞれ前記押圧
方向に直交する回転軸を介して該回転軸周りに回動自在
に支持する一対のブロック体と、前記ガイドベースに連
結され、前記一対のブロック体をそれぞれ前記回転軸に
直交する方向に摺動可能に支持するガイドバーと、前記
ガイドベースの各側面と前記ブロック体の各々との間に
配設された弾性部材とを備えていることが好ましい。[0014] In the polishing tool of the present invention, the holding member may include a guide base attached to the actuator and an opposing portion of the plate-shaped member, each of which is provided around the rotation axis through a rotation axis orthogonal to the pressing direction. A pair of block members rotatably supported on the guide base, a guide bar connected to the guide base, and slidably supporting the pair of block members in a direction orthogonal to the rotation axis, respectively; It is preferable that an elastic member is provided between the side surface and each of the block bodies.
【００１５】本発明の研磨工具において、前記位置決め
部材は、前記板状部材の中心部に接続する部位を曲面形
状に形成されていることが好ましい。In the polishing tool according to the present invention, it is preferable that a portion of the positioning member connected to a central portion of the plate member is formed in a curved shape.
【００１６】本発明の研磨工具において、前記保持部材
は、前記ガイドバーに平行する軸周りの前記板状部材の
回転運動を拘束する機構を備えていることが好ましく、
前記板状部材の回転運動を拘束する機構として、前記ガ
イドバーの断面形状を３以上の辺で閉じた図形形状と
し、あるいは、前記ガイドバーを前記ブロック体１個に
付き複数個並列配置する。In the polishing tool according to the present invention, it is preferable that the holding member has a mechanism for restraining a rotational movement of the plate member about an axis parallel to the guide bar,
As a mechanism for restricting the rotational movement of the plate-like member, a cross-sectional shape of the guide bar is a figure shape closed by three or more sides, or a plurality of the guide bars are arranged in parallel with one block body.
【００１７】本発明の研磨工具において、前記板状部材
および前記保持部材を一体化してユニットを構成し、該
ユニットを前記アクチュエータに対して着脱可能に取り
付けることことが好ましく、前記ユニットを前記アクチ
ュエータに対して着脱可能に取り付ける手段は、前記ア
クチュエータに対するねじ止めとし、あるいは、前記ア
クチュエータと該アクチュエータに対向する前記ユニッ
ト側の面とにおいて、いずれか一方に固着された磁石と
他方の磁性体で構成されることが好ましい。In the polishing tool of the present invention, it is preferable that the plate-like member and the holding member are integrated to form a unit, and the unit is detachably attached to the actuator, and the unit is attached to the actuator. The means for removably attaching to the actuator may be screwed to the actuator, or may include a magnet fixed to one of the actuator and the other magnetic body on the actuator and the unit-side surface facing the actuator. Preferably.
【００１８】本発明の研磨工具において、前記ガイドバ
ーは、前記ガイドベースの一部に固着され、前記ブロッ
ク体を摺動可能に支持することが好ましく、あるいはま
た、前記ガイドバーは、前記ブロック体の一部に固着さ
れ、前記ガイドベースに対して摺動可能に設けられてい
ることが好ましい。[0018] In the polishing tool of the present invention, it is preferable that the guide bar is fixed to a part of the guide base and slidably supports the block body. Is preferably fixed to a part of the guide base and slidably provided on the guide base.
【００１９】本発明の研磨工具において、前記保持部材
のガイドベースは、凹球面または凹シリンドリカル面を
設けた受け部材と凸球面または凸シリンドリカル面を設
けた中子部材とをそれぞれの曲面をガイド部材を挟んで
相対向するように配置して構成され、前記中子部材の凸
球面または凸シリンドリカル面と前記受け部材の凹球面
または凹シリンドリカル面の球心または曲率中心は前記
研磨面の中心点に一致させてあることが好ましい。In the polishing tool of the present invention, the guide base of the holding member includes a receiving member provided with a concave spherical surface or a concave cylindrical surface and a core member provided with a convex spherical surface or a convex cylindrical surface. The spherical center or the center of curvature of the convex spherical surface or convex cylindrical surface of the core member and the concave spherical surface or concave cylindrical surface of the receiving member is located at the center point of the polishing surface. Preferably, they are matched.
【００２０】本発明の研磨工具において、前記位置決め
部材と前記板状部材の間に押圧方向に引張りの予圧手段
を配設することが好ましい。In the polishing tool according to the present invention, it is preferable that a preload means for pulling is provided between the positioning member and the plate member in a pressing direction.
【００２１】本発明の研磨工具において、前記演算制御
手段は、加工位置における加工面形状として曲率半径の
値を算出し、該曲率半径を形成するために必要な前記ア
クチュエータの必要変位量を算出するように構成されて
いることが好ましい。In the polishing tool of the present invention, the arithmetic control means calculates a value of a radius of curvature as a shape of a processing surface at a processing position, and calculates a necessary displacement of the actuator required to form the radius of curvature. It is preferable that it is comprised as follows.
【００２２】本発明の研磨工具において、前記板状部材
の端部の変位量を計測する変位量検出手段をさらに備
え、前記演算制御手段および前記駆動制御手段におい
て、前記変位量検出手段により検出される実際の変位量
と前記アクチュエータの必要変位量の差分を補正するよ
うに構成することが好ましい。In the polishing tool according to the present invention, the polishing tool further comprises a displacement detecting means for measuring a displacement of an end of the plate-like member, and the arithmetic control means and the drive control means detect the displacement by the displacement detecting means. It is preferable to correct the difference between the actual displacement and the required displacement of the actuator.
【００２３】[0023]
【作用】本発明の研磨工具によれば、制御手段により任
意の加工位置における設計された理想的な加工面形状
（例えば、曲率半径）を算出し、該算出結果に基づいて
１個のアクチュエータを駆動して、保持部材を押圧面に
垂直な方向に移動させ、板状部材の相対向する部位を回
転自在に支持する一対のブロック体の摺動と板状部材の
相対向する部位の回転により、板状部材の長さを変える
ことなく、かつ板状部材の一部に局所的な応力集中や塑
性変形を生じさせることなく、研磨パッドを取り付けた
板状部材を任意の曲面に変形させることができ、研磨パ
ッドの研磨面形状を理想的な加工面形状に一致させて、
研磨パッドの研磨面を被加工面に隙間なく密着させ、加
工圧を被加工面内に均一に加えることができる。これに
より、被加工物の研磨加工をスムーズにかつ全面で行な
われ、比較的短波長の形状誤差成分である微小なうねり
（リップル）を含めた被加工面の平滑化が可能となる。According to the polishing tool of the present invention, the designed ideal machined surface shape (for example, radius of curvature) at an arbitrary machining position is calculated by the control means, and one actuator is determined based on the calculated result. By driving, the holding member is moved in a direction perpendicular to the pressing surface, and by sliding of a pair of block bodies rotatably supporting opposing portions of the plate member and rotation of the opposing portions of the plate member. Deformation of a plate-like member with a polishing pad to an arbitrary curved surface without changing the length of the plate-like member and without causing local stress concentration or plastic deformation on a part of the plate-like member The polishing surface shape of the polishing pad matches the ideal processing surface shape,
The polishing surface of the polishing pad is brought into close contact with the surface to be processed without any gap, and the processing pressure can be uniformly applied to the surface to be processed. As a result, the workpiece can be polished smoothly and over the entire surface, and the surface to be processed can be smoothed including minute undulations (ripples), which are relatively short-wavelength shape error components.
【００２４】また、研磨加工される前の被加工面の形状
は一般に設計された理想形状からずれているけれども、
研磨工具の形状を強制的に変形させて加工することによ
り、さらに、研磨工具の研磨面の変位量をモニタして補
正しながら加工することにより、研磨面内に形成される
圧力の差異を利用して、被加工面の形状を補正し、理想
形状に近づけることが可能になる。Further, although the shape of the surface to be processed before polishing is deviated from a generally designed ideal shape,
Utilizing the difference in pressure formed in the polishing surface by processing by forcibly deforming the shape of the polishing tool and processing while monitoring and correcting the displacement of the polishing surface of the polishing tool As a result, the shape of the surface to be processed can be corrected, and the shape can be approximated to the ideal shape.
【００２５】保持部材の一部材であるガイドバーの軸周
りあるいはガイドバーに平行する軸周りの板状部材の回
転運動を拘束することにより、被加工面から受ける摩擦
力によって板状部材のローリング等の回転運動を抑制す
ることができ、工具全体が転倒する危険性を回避するこ
とができる。By restricting the rotational movement of the plate-like member around the axis of the guide bar, which is one member of the holding member, or around the axis parallel to the guide bar, rolling of the plate-like member is performed by frictional force received from the surface to be processed. Can be suppressed, and the risk of the entire tool tipping over can be avoided.
【００２６】また、板状部材および保持部材を一体化し
てユニットとし、アクチュエータに着脱自在に取り付け
る構成とすることにより、工具研磨面の損傷や劣化等に
より工具を交換する必要性が生じた際に、簡便にかつ迅
速にユニットのみを交換することができ、工具全体を分
解する作業を必要とせず、段取りにかかる時間や費用が
少なくて済み、コストパフォーマンスが高い工具とする
ことができ、さらに、作業効率を向上させることができ
る。In addition, the plate-shaped member and the holding member are integrated into a unit to be detachably mounted on the actuator, so that when the tool needs to be replaced due to damage or deterioration of the polished surface of the tool. It is possible to easily and quickly replace only the unit, without the need to disassemble the entire tool, reduce the time and cost required for setup, and achieve a tool with high cost performance. Work efficiency can be improved.
【００２７】さらに、板状部材の相対向する両端部を移
動し得るように保持する保持部材を分割して、凹球面ま
たは凹シリンドリカル面を設けた受け部材と凸球面また
は凸シリンドリカル面を設けた中子部材とをそれぞれの
曲面をガイド部材を挟んで相対向するように配置して構
成し、前記中子部材の凸球面または凸シリンドリカル面
と前記受け部材の凹球面または凹シリンドリカル面の球
心または曲率中心は前記研磨面の中心点に一致させるこ
とにより、被加工面上で生じる摩擦力は常に回転中心に
おいて作用するために、研磨工具を転倒させるようなモ
ーメントを生じさせることがなく、被加工面の圧力分布
を一定に維持することができ、被加工物の研磨加工をよ
りスムーズに行なうことが可能となる。Further, the holding member for holding the opposite ends of the plate member so as to be movable is divided into a receiving member provided with a concave spherical surface or a concave cylindrical surface and a convex spherical surface or a convex cylindrical surface. The core member and the respective curved surfaces are arranged so as to face each other with the guide member interposed therebetween, and the convex spherical surface or the convex cylindrical surface of the core member and the spherical center of the concave spherical surface or the concave cylindrical surface of the receiving member are formed. Alternatively, by setting the center of curvature to coincide with the center point of the polishing surface, the frictional force generated on the surface to be processed always acts at the center of rotation, so that a moment such as tipping the polishing tool is not generated, and The pressure distribution on the processing surface can be kept constant, and the polishing of the workpiece can be performed more smoothly.
【００２８】以上のように、本発明によれば、非球面レ
ンズ等のような多種多様な曲率をもつ被加工面に単一の
工具で対応でき、多種多様な曲率をもつ被加工面を常に
均一な圧力分布で研磨でき、所望の形状を得ることがで
きる。As described above, according to the present invention, a work surface having a variety of curvatures, such as an aspherical lens, can be handled by a single tool, and a work surface having a variety of curvatures can always be formed. Polishing can be performed with a uniform pressure distribution, and a desired shape can be obtained.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００３０】図１の（ａ）は本発明の研磨工具の第１実
施例の概略構成図であり、同（ｂ）はその研磨パッドと
板状部材の下面図であり、図２は本発明の研磨工具の第
１実施例を用いて、軸対称の凸の非球面形状（光学レン
ズ）を加工する態様を示す模式図である。FIG. 1A is a schematic diagram of a first embodiment of a polishing tool according to the present invention, FIG. 1B is a bottom view of the polishing pad and a plate-like member, and FIG. FIG. 3 is a schematic view showing a mode of processing an axisymmetric convex aspherical shape (optical lens) using the first embodiment of the polishing tool of FIG.
【００３１】図１の（ａ）において、研磨工具１は、研
磨パッド（ポリッシャ）２と、研磨パッド２を取り付け
る板状部材３と、研磨工具１の押圧方向（Ｚ方向）の位
置基準となるベース部材４と、ベース部材４に対して板
状部材３の中央部分を位置決めするための位置決め部材
（５〜７）と、板状部材３の相対向する部位（例えば、
両端部）を移動し得るように保持する保持部材（１０〜
１４）と、この保持部材（１０〜１４）を押圧方向に変
位させる１個のアクチュエータ９とを備え、さらに、ア
クチュエータ９を駆動制御する駆動制御手段１５および
加工位置に応じてその加工面形状を算出しその算出結果
を駆動制御手段１５に送信する演算制御手段１６を備え
ている。In FIG. 1A, a polishing tool 1 is a polishing pad (polisher) 2, a plate member 3 to which the polishing pad 2 is attached, and a position reference in the pressing direction (Z direction) of the polishing tool 1. A base member 4, positioning members (5 to 7) for positioning the central portion of the plate member 3 with respect to the base member 4, and opposing portions of the plate member 3 (for example,
Holding members (10- 10
14), and one actuator 9 for displacing the holding members (10 to 14) in the pressing direction, and further, a drive control means 15 for driving and controlling the actuator 9 and a processing surface shape according to a processing position. An arithmetic control unit 16 for calculating and transmitting the calculation result to the drive control unit 15 is provided.
【００３２】研磨パッド２は、ピッチや発泡ウレタン等
で作製され、その形状は、図１の（ｂ）に示すように長
手方向と短手方向のある矩形状としている。なお、研磨
パッドの形状は、円盤形状でもよく、その形状は限定さ
れるものではない。この研磨パッド２は、りん青銅や薄
板ばね鋼等で作製された板状部材３の下面に接着等の手
段により固着されて取り付けられ、その下面が研磨面２
ａとなる。また、研磨パッド２は、図１の（ａ）および
（ｂ）においては、全体が繋がっている１枚のものとし
て示しているが、数箇所で分割された複数部片で形成す
ることもでき、また、分割するのではなく、研磨面２ａ
上に溝を形成するものであってもよい。The polishing pad 2 is made of a pitch, urethane foam, or the like, and has a rectangular shape having a longitudinal direction and a lateral direction as shown in FIG. The shape of the polishing pad may be a disk shape, and the shape is not limited. The polishing pad 2 is fixedly attached to the lower surface of a plate-shaped member 3 made of phosphor bronze, thin leaf spring steel, or the like by bonding or the like.
a. Although the polishing pad 2 is shown as a single piece connected in its entirety in FIGS. 1A and 1B, the polishing pad 2 may be formed of a plurality of pieces divided into several places. Also, instead of dividing, the polishing surface 2a
A groove may be formed thereon.
【００３３】板状部材３の中央部分を押圧方向（Ｚ方
向）に位置決めするための位置決め部材は、研磨工具１
のＺ方向の位置基準となるベース部材４から下方に延び
る支柱５の下端に取り付けられたＶ字状アーム６と、こ
のＶ字状アーム６の下端部に取り付けられて板状部材３
の中央部分に係合するピボット７とから構成され、板状
部材３の中央部分をＺ方向の位置基準となるベース部材
４に対してＺ方向の所定の位置に位置決めする。ピボッ
ト７は、その先端部が球面等の曲面形状に形成され、こ
の曲面形状の先端部を介して板状部材３の中央部分に係
合接続され、板状部材３が横ずれしあるいはたわみ変形
した時の歪みを排除できるように構成されている。The positioning member for positioning the central portion of the plate member 3 in the pressing direction (Z direction) is a polishing tool 1
A V-shaped arm 6 attached to a lower end of a column 5 extending downward from a base member 4 serving as a position reference in the Z direction, and a plate-shaped member 3 attached to a lower end of the V-shaped arm 6.
And a pivot 7 that engages with a central portion of the base member 3. The central portion of the plate-shaped member 3 is positioned at a predetermined position in the Z direction with respect to the base member 4 serving as a position reference in the Z direction. The pivot 7 has a distal end portion formed in a curved surface shape such as a spherical surface, and is engaged and connected to the central portion of the plate-shaped member 3 via the curved-shaped distal end portion, so that the plate-shaped member 3 is laterally displaced or deformed. It is configured so that distortion at the time can be eliminated.
【００３４】板状部材３の両端部を移動しうるように保
持する保持部材は、ベース部材４に固定されたアクチュ
エータ９の下端部に中央部分が取り付けられたＸ方向に
延びるガイドベース１０と、ガイドベース１０の両側面
からそれぞれＸ方向外方に延出され、外端部に抜け止め
を有するガイドバー１１と、両ガイドバー１１に沿って
それぞれＸ方向に摺動可能に両ガイドバー１１に装着さ
れた一対のブロック体１２と、ガイドベース１０と各ブ
ロック体１２との間でガイドバー１１に巻装され各ブロ
ック体１２に予圧を与えるための（圧縮）コイルばね１
３と、各ブロック体１２の下方部に板状部材３の両端部
をＹ軸回りに回転自在に取り付けるための回転ピン１４
とから構成され、板状部材３の両端部の両側部にそれぞ
れ設けられた折曲げ片３ａをブロック体１２の下方部を
挟むように位置付け、両者に設けられている貫通孔に回
転ピン１４を挿通することにより、板状部材３は、ブロ
ック体１２に対して、回転ピン１４を介してＹ軸回りに
回転自在となる。回転ピン１４の外方端部には抜け止め
が設けられており、板状部材３を確実に保持する。な
お、ブロック体１２には、ガイドバー１１を挿入するＸ
方向の貫通孔が設けられ、ガイドバー１１を軸としてＸ
方向に摺動自在なはめ合いになっている。これらのガイ
ドベース１０、ガイドバー１１、ブロック体１２および
コイルばね１３は、組み合わされて、水平（Ｘ方向）並
進方向のガイドとして機能する。また、ガイドバー１１
はガイドベース１０に固着されてブロック体１２の貫通
孔と摺動するように構成する例を説明したが、逆に、ガ
イドバー１１をブロック体１２側に固着してガイドベー
ス１０に設けた孔に挿入して摺動するように構成するこ
とも可能である。コイルばね１３は、各ブロック体１２
に予圧を与えるためのものであるが、その剛性は、ガイ
ドベース１０が押圧方向（Ｚ方向）に変位したときに板
状部材３のたわみ変形を妨げない程度に充分小さいもの
とし、また、コイルばね１３の自然長は、ブロック体１
２に両端部がそれぞれ取り付けられている板状部材３に
予め適度な張力をもたせるように、調整されている。A guide base 10 extending in the X direction and having a central portion attached to a lower end of an actuator 9 fixed to the base member 4 includes a holding member for holding both ends of the plate member 3 so as to be movable. A guide bar 11 extending outward in the X direction from both side surfaces of the guide base 10 and having a stopper at an outer end thereof, and a guide bar 11 slidable along the guide bars 11 in the X direction. A (compressed) coil spring 1 wound around a guide bar 11 between a pair of mounted block bodies 12 and the guide base 10 and each block body 12 to apply a preload to each block body 12.
3 and a rotating pin 14 for attaching both ends of the plate member 3 to the lower part of each block body 12 so as to be rotatable around the Y axis.
The bent pieces 3a provided on both sides of both ends of the plate member 3 are positioned so as to sandwich the lower part of the block body 12, and the rotating pin 14 is inserted into the through holes provided in both. By inserting the plate member 3, the plate member 3 becomes rotatable around the Y axis with respect to the block body 12 via the rotation pin 14. A stopper is provided on the outer end of the rotating pin 14 to securely hold the plate-shaped member 3. In addition, the X for inserting the guide bar 11 is
Direction through holes are provided, and the guide bar 11 is used as an axis.
The fitting is slidable in the direction. These guide base 10, guide bar 11, block body 12, and coil spring 13 combine to function as a guide in the horizontal (X direction) translation direction. Also, the guide bar 11
Described an example in which the guide bar 11 is fixed to the guide base 10 so as to slide with the through hole of the block body 12. Conversely, a hole provided in the guide base 10 by fixing the guide bar 11 to the block body 12 is described. It is also possible to configure so as to be inserted and slide. The coil spring 13 is connected to each block 12
The rigidity of the coil is small enough not to hinder the bending deformation of the plate member 3 when the guide base 10 is displaced in the pressing direction (Z direction). The natural length of the spring 13 is
It is adjusted so that a suitable tension is given to the plate-shaped member 3 to which both ends are attached to 2.
【００３５】アクチュエータ９は、その一端が押圧方向
（Ｚ方向）の位置基準となるベース部材４に固定され、
Ｚ方向に変位可能な他端部には保持部材を構成するガイ
ドベース１０の中央部分が取り付けられており、アクチ
ュエータ９の駆動により、ガイドベース１０およびブロ
ック体１２等の保持部材をＺ方向に移動させる。このア
クチュエータ９としては、高速な応答が求められる場合
にはピエゾ素子等の電圧変位変換素子等を用い、また、
応答性はあまり必要としないが大ストロークが求められ
る場合には、エアシリンダや油圧シリンダ等を選択して
用いる。また、その他に直動パルスモータ、あるいは回
転型モータに直動型に変換する機構（例えば、ラックと
ピニオン機構、ボールねじ）を取り付けて用いることも
できる。The actuator 9 has one end fixed to the base member 4 serving as a position reference in the pressing direction (Z direction).
A center portion of a guide base 10 constituting a holding member is attached to the other end displaceable in the Z direction, and the holding members such as the guide base 10 and the block body 12 are moved in the Z direction by driving the actuator 9. Let it. When a high-speed response is required, a voltage displacement conversion element such as a piezo element is used as the actuator 9.
When high response is not required but a large stroke is required, an air cylinder or a hydraulic cylinder is selected and used. In addition, a mechanism (for example, a rack and a pinion mechanism, a ball screw) for converting to a direct-acting pulse motor or a rotary motor can be used.
【００３６】また、１５は、アクチュエータ９に接続さ
れ、アクチュエータ９を駆動制御するための駆動制御手
段であり、１６は、加工位置におけるＸＹ平面上のＺ座
標や曲率半径等の加工面形状を算出する演算制御手段
（例えば、ＣＰＵ）で、駆動制御手段１５に接続されて
駆動制御手段１５の駆動に必要な演算を行ない、その演
算結果を駆動制御手段１５に送信する作用を果たすため
のものである。Reference numeral 15 denotes drive control means connected to the actuator 9 for driving and controlling the actuator 9, and 16 calculates a processing surface shape such as a Z coordinate on the XY plane and a radius of curvature at the processing position. The operation control means (for example, CPU) is connected to the drive control means 15 to perform an operation necessary for driving the drive control means 15 and to transmit the operation result to the drive control means 15. is there.
【００３７】次に、アクチュエータ９の変位により研磨
工具１の研磨面２ａの形状を変更させる態様について説
明する。Next, an embodiment in which the shape of the polishing surface 2a of the polishing tool 1 is changed by the displacement of the actuator 9 will be described.
【００３８】ベース部材４を基準にしてアクチュエータ
９が矢印Ａ方向に変位すると、中央部分がアクチュエー
タ９に取り付けられているガイドベース１０および両ガ
イドバー１１にそれぞれ装着されている両ブロック体１
２も一体となって、矢印Ａ方向に移動することになる。
このとき、ブロック体１２に回転可能に接続されている
回転ピン１４もＺ方向に変位するが、コイルばね１３の
剛性と自然長を適度に調節したＸ並進方向ガイドを有し
ているため、無理な負荷がかかって板状部材３の長さが
変化するのではなく、ブロック体１２はガイドベース１
０に対してＸ方向に摺動して変位し、ガイドベース１０
との距離が縮められる。さらに、回転ピン１４に沿って
板状部材３の両端部がスムーズに回転しうるため、板状
部材３には余計な負荷がかからない。また、板状部材３
の中央部分は、ピボット７によりＺ方向に位置決めされ
ているために、Ｚ方向に変位しない。このため、板状部
材３は、その両端部がたわんで、凸あるいは凹の曲率面
を形成し、板状部材３に固着されている研磨パッド２の
研磨面２ａも板状部材３の曲率面にならう形で凸あるい
は凹の曲率面となる。このようなアクチュエータ９の変
位と板状部材３の撓みは、１対１で対応するので、予め
それらの関係を把握しておけば、アクチュエータ９を変
位させて研磨パッド２の研磨面２ａを所望の曲率面に形
成することが可能である。なお、いうまでもなく、この
曲率面には、曲率半径が無限大のもの、すなわち平面も
含まれる。When the actuator 9 is displaced in the direction of the arrow A with respect to the base member 4, the center portions of the two blocks 1 mounted on the guide base 10 mounted on the actuator 9 and the two guide bars 11, respectively.
2 also moves together in the direction of arrow A.
At this time, the rotation pin 14 rotatably connected to the block body 12 is also displaced in the Z direction. However, since the rotation pin 14 has the X translation direction guide in which the rigidity and the natural length of the coil spring 13 are appropriately adjusted, it is impossible. The block body 12 does not change the length of the plate-shaped member 3 due to a heavy load.
And slides in the X direction with respect to
Distance is shortened. Furthermore, since both ends of the plate member 3 can rotate smoothly along the rotating pins 14, no extra load is applied to the plate member 3. In addition, the plate member 3
Is not displaced in the Z direction because it is positioned in the Z direction by the pivot 7. Therefore, the plate-like member 3 is bent at both ends to form a convex or concave curvature surface, and the polishing surface 2 a of the polishing pad 2 fixed to the plate-like member 3 is also a curved surface of the plate-like member 3. A convex or concave curvature surface follows. Since the displacement of the actuator 9 and the deflection of the plate-like member 3 correspond one-to-one, if the relationship is grasped in advance, the actuator 9 is displaced to make the polishing surface 2a of the polishing pad 2 a desired one. Can be formed on the surface of curvature. Needless to say, this curvature surface includes a surface having an infinite radius of curvature, that is, a plane.
【００３９】次に、以上のように構成される本実施例の
研磨工具１を用いて、被加工物Ｌを研磨加工する態様に
ついて図２を参照して説明する。Next, an embodiment in which the workpiece L is polished using the polishing tool 1 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
【００４０】図２において、Ｌは、例えば中心軸対称の
凸の非球面を有する光学レンズ等の被加工物であり、真
空吸着あるいは不図示の治具を介したねじ止め、接着等
の手段により保持体Ｈに固定され、保持体Ｈにはその中
心軸Ｎの周りに一定速度で回転するモータ等の駆動手段
（不図示）が取り付けられている。被加工物Ｌの被加工
面Ｌａは、図示しない研磨剤を介して研磨パッド２の研
磨面２ａが押圧接触され、研磨が行なわれるが、ここ
で、被加工面Ｌａの研磨に使用される研磨パッド２およ
び板状部材３は、被加工面Ｌａに対して十分小さい寸法
に設定される。例えば、直径φ２００ｍｍの被加工面Ｌ
ａに対して、２０ｍｍ×６ｍｍの矩形状の研磨パッド２
を用いる。In FIG. 2, L is a workpiece such as an optical lens having a convex aspheric surface symmetrical with respect to the central axis, for example, by vacuum suction or screwing or bonding through a jig (not shown). Driving means (not shown) such as a motor that is fixed to the holder H and that rotates at a constant speed around the central axis N is attached to the holder H. The work surface La of the work L is pressed against the polishing surface 2a of the polishing pad 2 via a polishing agent (not shown), and polishing is performed. Here, the polishing used for polishing the work surface La is performed. The pad 2 and the plate-like member 3 are set to dimensions sufficiently smaller than the processing surface La. For example, a processing surface L having a diameter of φ200 mm
a, a 20 mm × 6 mm rectangular polishing pad 2
Is used.
【００４１】被加工物Ｌは、保持体Ｈに取り付けられ
て、不図示の駆動手段により、中心軸Ｎを右周りに任意
の回転数Ｗｒ（例えば、１０ｒｐｍ）で回転され、研磨
工具１は、被加工物Ｌの被加工面Ｌａの頂点である中心
軸Ｎ上の位置から半径方向を外側に向かって（図中、矢
印Ｃ）、一定の速度ｖ（例えば、５ｍｍ／ｍｉｎ）で移
動する。そのため、見かけ上は、被加工物Ｌに対し研磨
工具１が、被加工面Ｌａの中心から外周に向かって螺旋
状に走査されることになる。The workpiece L is attached to the holder H, and is rotated clockwise about the central axis N at an arbitrary rotation speed Wr (for example, 10 rpm) by driving means (not shown). The workpiece L moves outward at a constant speed v (for example, 5 mm / min) from the position on the central axis N, which is the vertex of the processing surface La, toward the outside in the radial direction (arrow C in the figure). Therefore, apparently, the polishing tool 1 is spirally scanned on the workpiece L from the center of the workpiece surface La toward the outer periphery.
【００４２】またこのとき、研磨工具１は、研磨加工の
能率を高くするために、振幅ｈおよび周波数ｆ（例え
ば、振幅（ｈ）２ｍｍで周波数（ｆ）５Ｈｚ）、すなわ
ち、平均速度ｖｒ（ｖｒ＞ｖ、例えば２０ｍｍ／ｓｅ
ｃ）で半径方向に揺動運動（図中、矢印Ｄ）しながら、
被加工面Ｌａを加工する。さらに、研磨工具１におい
て、研磨パッド２の研磨面２ａから被加工面Ｌａに対し
て加工に必要な荷重が付与されることはいうまでもな
い。At this time, the polishing tool 1 has an amplitude h and a frequency f (for example, an amplitude (h) of 2 mm and a frequency (f) of 5 Hz), that is, an average speed vr (vr) in order to increase the efficiency of the polishing process. > V, for example, 20 mm / se
While swinging in the radial direction (arrow D in the figure) in c),
Work surface La is machined. Furthermore, in the polishing tool 1, it goes without saying that a load required for processing is applied from the polishing surface 2a of the polishing pad 2 to the processing surface La.
【００４３】被加工物Ｌの加工位置は、被加工物Ｌの回
転数Ｗｒと研磨工具の半径方向の移動速度ｖより、あら
かじめ予測することができ、演算制御手段１６によりそ
の加工位置に対する設計曲率半径Ｒを求め、駆動制御手
段１５を介して、研磨工具１のアクチュエータ９を駆動
し、板状部材３および研磨パッド２の形状を所望の曲率
半径Ｒに一致させることができる。このことは、研磨工
具１が、被加工物Ｌの中心付近にあるとき（曲率半径Ｒ
1 、例えばＲ1 ＝３００ｍｍ程度）でも、外周付近にあ
るとき（曲率半径Ｒ2 （Ｒ2 ＜Ｒ1 ）、例えばＲ2 ＝２
００ｍｍ程度）でも全く同様である。The processing position of the workpiece L can be predicted in advance from the rotational speed Wr of the workpiece L and the moving speed v of the polishing tool in the radial direction. The radius R is obtained, and the actuator 9 of the polishing tool 1 is driven via the drive control means 15 so that the shapes of the plate-shaped member 3 and the polishing pad 2 can be matched with the desired radius of curvature R. This means that when the polishing tool 1 is near the center of the workpiece L (the radius of curvature R
1 , for example, R 1 = about 300 mm), when it is near the outer circumference (curvature radius R 2 (R 2 <R 1 ), for example, R 2 = 2
The same applies to the case of about 00 mm).
【００４４】このように、外部に設置された演算制御手
段１６により、任意の加工位置における理想的な加工面
形状（例えば、曲率半径）を算出し、一端がベース部材
４に固定されたアクチュエータ９を駆動させてガイドベ
ース１０をＺ方向に移動させることにより、研磨パッド
２をこの加工面形状に一致させるように、帯状の研磨パ
ッド２を取り付けた板状部材３を局所的な応力集中や塑
性変形を生じさせることなく、たわみ変形させることが
できる。これにより、研磨パッド２の研磨面２ａは被加
工面Ｌａに隙間なく密着し、研磨工具１に付加された荷
重が、加工圧として被加工面Ｌａ内に均一に加わる。As described above, the ideal processing surface shape (for example, radius of curvature) at an arbitrary processing position is calculated by the arithmetic control means 16 provided outside, and the actuator 9 having one end fixed to the base member 4 is calculated. Is driven to move the guide base 10 in the Z direction, so that the plate-like member 3 to which the belt-like polishing pad 2 is attached is locally stress-concentrated or plastically deformed so that the polishing pad 2 conforms to this processing surface shape. It is possible to bend and deform without causing deformation. As a result, the polishing surface 2a of the polishing pad 2 closely adheres to the surface to be processed La without any gap, and the load applied to the polishing tool 1 is uniformly applied to the surface to be processed La as the processing pressure.
【００４５】これにより、研磨工具１の移動する範囲内
で、スムーズにかつ全面で加工が行なわれ、比較的短波
長の形状誤差成分である微小なうねり（リップル）を含
めた被加工面の平滑化が可能となる。As a result, processing is performed smoothly and over the entire surface within the range in which the polishing tool 1 moves, and the surface to be processed including minute undulations (ripples), which is a shape error component of a relatively short wavelength, is smoothed. Is possible.
【００４６】また、被加工面Ｌａの形状は、一般に、設
計された理想形状からずれているため、強制的に研磨パ
ッド２の形状を形成して加工することにより、研磨面２
ａ内に形成される圧力の差異を利用して、被加工面Ｌａ
の形状を補正し、理想形状に近づけることも可能にな
る。In addition, since the shape of the surface to be processed La generally deviates from the designed ideal shape, the shape of the polishing pad 2 is forcibly formed and processed so that the polishing surface 2
a to be processed La using the difference in pressure formed in
Can be corrected so as to approximate the ideal shape.
【００４７】以上のように、本実施例の研磨工具を用い
ることにより、例えば非球面レンズのような多種多様な
曲率を有する被加工面においても、均一な圧力分布で研
磨することができ、しかも、多種多様な曲率を有する被
加工面に、単一のアクチュエータで種々の曲率面を形成
できことから、単一の工具で対応でき、さらに、簡便な
構成で制御可能な研磨工具を得ることができる。なお、
凹の非球面形状を加工する場合は、被加工物の凹形状に
対応して、研磨工具の板状部材３のなす曲面形状を凸形
状にすることにより、前述したと同様に研磨を行なうこ
とができ、その詳細な説明は省略する。As described above, by using the polishing tool of the present embodiment, it is possible to polish a work surface having various curvatures, such as an aspherical lens, with a uniform pressure distribution. Since a single actuator can form various curvature surfaces on a work surface having various curvatures, a single tool can be used, and a polishing tool that can be controlled with a simple configuration can be obtained. it can. In addition,
When processing a concave aspherical shape, polishing is performed in the same manner as described above by making the curved surface shape of the plate member 3 of the polishing tool corresponding to the concave shape of the workpiece. And a detailed description thereof will be omitted.
【００４８】次に、本発明の研磨工具の第２実施例につ
いて図３を参照して説明する。図３の（ａ）は本発明の
研磨工具の第２実施例の概略構成図であり、同（ｂ）は
同（ａ）におけるＨ−Ｈ線に沿って破断して示す部分拡
大図であり、同（ｃ）は第２実施例の変形例であって、
同（ｂ）と同様の部分拡大図である。なお、本実施例お
よびその変形例においては、前述した第１実施例におけ
る部材と同様な機能を有する部材には同一符号を付し、
それらの説明は省略する。Next, a second embodiment of the polishing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic configuration diagram of a polishing tool according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a partially enlarged view cut along the line HH in FIG. 3A. (C) is a modification of the second embodiment,
It is the same fragmentary view as the same (b). In this embodiment and its modifications, members having the same functions as the members in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals,
Their description is omitted.
【００４９】本実施例においては、ガイドベース１０の
両側面からそれぞれＸ方向に延びて、ブロック体１２を
それぞれＸ方向に摺動可能に支持するガイドバー１１Ａ
を、縦断面形状で矩形状にする点で前述した第１実施例
と異なるものである。すなわち、図２の（ｂ）に示すよ
うに、ガイドバー１１Ａを縦断面矩形状とし、ブロック
体１２にはガイドバー１１Ａを挿入する縦断面矩形状の
貫通穴を設け、ブロック体１２は、縦断面矩形状のガイ
ドバー１１Ａを軸として摺動自在なはめ合いとしてい
る。そして、ガイドベース１０とブロック体１２との間
には、前述した第１実施例と同様に、ブロック体１２と
板状部材３に予圧を与えるための（圧縮）コイルばね１
３がガイドバー１１Ａに巻装されて配設されている。こ
れらのガイドベース１０、ガイドバー１１Ａ、ブロック
体１２およびコイルばね１３は組み合わされて、水平
（Ｘ方向）並進方向のガイドとして機能する。その他の
部材および構成は、前述した第１実施例と同様である。In this embodiment, the guide bars 11A extend from both side surfaces of the guide base 10 in the X direction and support the block bodies 12 slidably in the X direction.
Is different from the above-described first embodiment in that the vertical cross-sectional shape is rectangular. That is, as shown in FIG. 2B, the guide bar 11A has a rectangular cross section, and the block body 12 is provided with a through hole having a rectangular cross section for inserting the guide bar 11A. The fitting is slidable around the guide bar 11A having a rectangular surface. A (compression) coil spring 1 for applying a preload to the block body 12 and the plate-like member 3 is provided between the guide base 10 and the block body 12 as in the first embodiment.
3 is wound around the guide bar 11A and disposed. These guide base 10, guide bar 11A, block body 12, and coil spring 13 combine to function as a guide in the horizontal (X direction) translation direction. Other members and configurations are the same as those in the first embodiment.
【００５０】本実施例の研磨工具においても、アクチュ
エータ９の変位により研磨パッド２の研磨面２ａの曲面
形状を変化させる作用は前述した第１実施例と同様であ
り、さらに、被加工物を加工する際の研磨工具の作用も
同様であるが、本実施例の研磨工具においては次のよう
な特有の作用効果を奏するものである。In the polishing tool of this embodiment, the operation of changing the curved surface shape of the polishing surface 2a of the polishing pad 2 by the displacement of the actuator 9 is the same as that of the first embodiment described above. The same applies to the operation of the polishing tool when the polishing is performed, but the polishing tool of the present embodiment has the following specific operation and effect.
【００５１】研磨工具は、加工中にその研磨面２ａが被
加工面と接触していることにより、摩擦力が生じる。特
に、被加工物の回転によって回転の接線方向に生じる摩
擦力によって接触面幅の狭い短手方向に研磨工具は転倒
しやすいが、本実施例では、ガイドバー１１Ａの縦断面
形状を矩形状にしてあるためにＸ軸周りの回転方向は拘
束されており、板状部材のＸ軸周りの回転運動（特に、
ローリング）を拘束し、研磨工具の転倒等の危険性を回
避することができる。The polishing tool generates a frictional force when the polishing surface 2a is in contact with the surface to be processed during the processing. In particular, the polishing tool is likely to fall over in the short direction in which the contact surface width is small due to the frictional force generated in the tangential direction of rotation due to the rotation of the workpiece, but in this embodiment, the vertical cross-sectional shape of the guide bar 11A is rectangular. Therefore, the rotation direction about the X axis is restricted, and the rotational movement of the plate member around the X axis (particularly,
Rolling) can be restrained, and the danger of the polishing tool falling over can be avoided.
【００５２】前述した本実施例においては、図３の
（ｂ）に示すように、ガイドバー１１Ａとブロック体１
２の貫通孔を縦断面形状で矩形状としたが、これらの縦
断面形状は矩形に限定されるものではなく、３つ以上の
辺で閉じた図形形状とすることによっても、同様の作用
効果を奏することができる。In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3B, the guide bar 11A and the block 1
The through-holes 2 are rectangular in vertical cross-sectional shape, but these vertical cross-sectional shapes are not limited to rectangles, and the same operational effects can be obtained by forming a figure shape closed by three or more sides. Can be played.
【００５３】また、ガイドバー１１Ａとブロック体１２
の貫通孔の縦断面形状を矩形等の３辺以上の図形形状に
するのに代えて、図３の（ｃ）に図示するように、２個
の並列した丸棒でガイドバーを構成することもできる。
ガイドバーとして２個の並列した丸棒１１Ｂを用い、ブ
ロック体１２の貫通孔も２個の並列した丸棒１１Ｂに対
応して２個の縦断面円形状とする。このように１個のブ
ロック体１２に付き２個のガイドバー１１Ｂを並列配置
することにより、Ｘ軸周りの回転を拘束する。もちろ
ん、ガイドバー１１Ｂの縦断面形状は、ブロック体１２
の貫通孔の縦断面形状に合致していれば、円形に限定さ
れるものではない。同様に、ガイドバー１１Ｂの個数も
２個以上であればいくつでも良い。The guide bar 11A and the block 12
The guide bar is composed of two parallel round bars as shown in FIG. 3C in place of making the vertical cross-sectional shape of the through hole of FIG. Can also.
Two parallel round bars 11B are used as guide bars, and the through-hole of the block body 12 is also formed into two vertical circular sections corresponding to the two parallel round bars 11B. By arranging two guide bars 11B per one block body 12 in this manner, rotation around the X axis is restricted. Of course, the vertical sectional shape of the guide bar 11B is
The shape is not limited to a circle as long as it matches the vertical cross-sectional shape of the through hole. Similarly, the number of guide bars 11B may be any number as long as it is two or more.
【００５４】このように構成することにより、第２の実
施例において説明した作用効果に加え、次のような作用
効果をさらに奏することができる。With this configuration, the following operation and effect can be further obtained in addition to the operation and effect described in the second embodiment.
【００５５】ガイドバーの縦断面形状を円形とすること
で、縦断面矩形状のガイドバーに比べ、ガイドバーおよ
びブロック体の貫通穴を簡単にかつ精度よく製作するこ
とができるため、製作コストや製作時間を削減すること
ができ、また、部品製作精度が高くなるので、互いを組
み合わせた場合に、摺動性能の高いはめ合いにすること
ができ、水平並進方向の動きをよりスムーズにすること
ができる。By making the vertical cross-sectional shape of the guide bar circular, the through-holes of the guide bar and the block body can be manufactured easily and accurately compared to a guide bar having a rectangular vertical cross-section. Since the manufacturing time can be reduced and the parts manufacturing accuracy is high, when they are combined with each other, they can be fitted with high sliding performance, and the movement in the horizontal translation direction can be made smoother. Can be.
【００５６】また、前述した第２実施例およびその変形
例においても、ガイドバー１１Ａ、１１Ｂは、ガイドベ
ース１０に固着されてブロック体１２の貫通孔と摺動す
るように構成する例を説明したが、逆に、ガイドバー１
１Ａ、１１Ｂをブロック体１２側に固着してガイドベー
ス１０に設けた孔に挿入して摺動するように構成するこ
ともできる。In the second embodiment and its modifications, the guide bars 11A and 11B are fixed to the guide base 10 and slide with the through holes of the block body 12. However, conversely, guide bar 1
1A and 11B may be fixed to the block body 12 side, inserted into a hole provided in the guide base 10, and slidable.
【００５７】次に、本発明の研磨工具の第３実施例につ
いて図４を参照して説明する。図４の（ａ）は本発明の
研磨工具の第３実施例の概略構成図であり、同（ｂ）は
本発明の研磨工具の第３実施例における曲面ユニットの
上面図であり、同（ｃ）は同じく曲面ユニットの側面図
である。なお、本実施例においても、前述した第１およ
び第２実施例における部材と同様な機能を有する部材に
は同一符号を付し、それらの説明は省略する。Next, a third embodiment of the polishing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the polishing tool of the present invention, and FIG. 4B is a top view of a curved unit in the third embodiment of the polishing tool of the present invention. (c) is a side view of the curved unit. In this embodiment, members having the same functions as those in the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００５８】本実施例は、前述した各実施例におけるア
クチュエータ９の下端部に中央部分が取り付けられたガ
イドベース１０に代えて、アクチュエータ９に固定され
た可動ベース３０に対して着脱自在に取り付けられるガ
イドベース３１を用い、研磨パッド２を取り付ける板状
部材３と、ガイドベース３１、ガイドバー１１、ブロッ
ク体１２およびコイルばね１３からなる保持部材（水平
並進方向ガイド）を一体化して曲面ユニットとし、この
曲面ユニットをアクチュエータ９の可動ベース３０に対
して着脱可能とするものである。In this embodiment, the guide base 10 in which the central portion is attached to the lower end of the actuator 9 in each of the above-described embodiments is detachably attached to a movable base 30 fixed to the actuator 9. Using the guide base 31, the plate member 3 on which the polishing pad 2 is mounted and the holding member (horizontal translation direction guide) including the guide base 31, the guide bar 11, the block body 12, and the coil spring 13 are integrated into a curved surface unit. This curved surface unit is made detachable from the movable base 30 of the actuator 9.
【００５９】図４の（ｂ）および（ｃ）に示すように、
曲面ユニットは、複数個のねじ穴３２が設けられたガイ
ドベース３１、ガイドベース３１の両側面からそれぞれ
Ｘ方向外方に延出され、外端部に抜け止めを有するガイ
ドバー１１と、両ガイドバー１１に沿ってそれぞれＸ方
向に摺動可能に両ガイドバー１１に装着された一対のブ
ロック体１２と、ガイドベース３１と各ブロック体１２
との間でガイドバー１１に巻装され各ブロック体１２に
予圧を与えるためのコイルばね１３と、各ブロック体１
２の下方部において回転ピン１４によりＹ軸回りに回転
自在に取り付けられた板状部材３とから構成され、この
曲面ユニットのガイドベース３１をアクチュエータ９に
固定された可動ベース３０に取り付けねじ３３により取
り付けることによって着脱自在に固定される。As shown in FIGS. 4B and 4C,
The curved unit includes a guide base 31 provided with a plurality of screw holes 32, a guide bar 11 extending outward in the X direction from both side surfaces of the guide base 31, and a guide bar 11 having a stopper at an outer end thereof. A pair of block bodies 12 mounted on both guide bars 11 so as to be slidable in the X direction along the bar 11, a guide base 31, and each block body 12;
A coil spring 13 wound around the guide bar 11 to apply a preload to each of the block bodies 12;
And a plate-like member 3 rotatably mounted around the Y-axis by a rotary pin 14 at a lower portion of the unit 2. The guide base 31 of the curved unit is attached to a movable base 30 fixed to the actuator 9 by a mounting screw 33. By being attached, it is detachably fixed.
【００６０】このように、曲面ユニットを着脱自在の構
成とすることにより、工具の摩耗や損傷が生じた場合
に、曲面ユニットのみを交換することができ、従来のよ
うに研磨工具全体を交換するという大掛かりな作業をす
ることなく、必要最小限の作業で済む。さらに、工具の
摩耗や損傷等に備えて製作した研磨パッドを板状部材に
取り付ける作業や、研磨面を被加工面にフィットさせる
皿合わせの作業等を別段取りで行なうことができ、時間
を有効に使うことが可能となる。As described above, by making the curved unit detachable, when the tool is worn or damaged, only the curved unit can be replaced, and the entire polishing tool is replaced as in the conventional case. It is possible to perform the minimum necessary work without having to perform such a large-scale work. Furthermore, the work of attaching the polishing pad manufactured in preparation for wear and damage of the tool to the plate-like member and the work of adjusting the plate to fit the polished surface to the surface to be processed can be performed separately, which saves time. It can be used for
【００６１】また、曲面ユニットを着脱可能なユニット
としたことにより、例えば、アクチュエータ９のストロ
ークが短く、凹面と凸面の被加工物に１種類の曲面ユニ
ットでは対応できない場合にも、単に曲面ユニットのみ
を交換することで対応することができ、研磨工具全体の
大掛かりな交換をせずに済む。このように、予め、凹面
専用のユニットや凸面専用のユニットをそれぞれ作製し
ておき、適宜交換して使用することにより、比較的簡便
にかつ安価に、多種多様な加工面形状に対応できるとい
う効果もある。Further, since the curved surface unit is a detachable unit, for example, even if the stroke of the actuator 9 is short and one type of curved surface unit cannot cope with concave and convex workpieces, only the curved surface unit is used. Can be dealt with by replacing the polishing tool, and it is not necessary to replace the polishing tool as a whole. As described above, the unit for exclusive use of the concave surface and the unit for exclusive use of the convex surface are prepared in advance, and are appropriately replaced and used, so that it is relatively easy and inexpensive to cope with various processed surface shapes. There is also.
【００６２】次に、本発明の研磨工具の第４実施例につ
いて図５を参照して説明する。図５の（ａ）は本発明の
研磨工具の第４実施例の概略構成図であり、同（ｂ）は
本発明の研磨工具の第４実施例における曲面ユニットの
上面図であり、同（ｃ）は同じく曲面ユニットの側面図
である。なお、本実施例においても、前述した各実施例
における部材と同様な機能を有する部材には同一符号を
付し、それらの説明は省略する。Next, a fourth embodiment of the polishing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment of the polishing tool of the present invention, and FIG. 5B is a top view of a curved unit in the fourth embodiment of the polishing tool of the present invention. (c) is a side view of the curved unit. In this embodiment, members having the same functions as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
【００６３】本実施例は、前述した第３実施例における
曲面ユニットの着脱機構としてのねじ止めに代えて、ア
クチュエータ側の可動ベースと曲面ユニット側のガイド
ベースの対向する面に磁石を配置して、より簡便に着脱
可能とするものである。In this embodiment, instead of the screwing as the attaching / detaching mechanism of the curved unit in the third embodiment described above, magnets are arranged on the opposing surfaces of the movable base on the actuator side and the guide base on the curved unit. , Which can be more easily attached and detached.
【００６４】本実施例においては、曲面ユニットは、第
３実施例と同様に、図５の（ｂ）および（ｃ）に示すよ
うに、ガイドベース３６、ガイドベース３６の両側面か
らそれぞれＸ方向外方に延出され、外端部に抜け止めを
有するガイドバー１１と、両ガイドバー１１に沿ってそ
れぞれＸ方向に摺動可能に両ガイドバー１１に装着され
た一対のブロック体１２と、ガイドベース３１と各ブロ
ック体１２との間でガイドバー１１に巻装され各ブロッ
ク体１２に予圧を与えるためのコイルばね１３と、各ブ
ロック体１２の下方部において回転ピン１４によりＹ軸
回りに回転自在に取り付けられた板状部材３とから構成
されている。そして、アクチュエータ９に固定された可
動ベース３５に磁石３７を固着し、可動ベース３５に取
り付けるガイドベース３６は全体をあるいは磁石３７に
対応する吸着部を磁性体で構成する。これにより、ガイ
ドベース３６は、磁石３７の磁力により可動ベース３５
に吸着保持される。このとき、磁石３７の磁力は、曲面
ユニット全体の自重よりも大きく、かつ着脱時に加えら
れる負荷（人間の手で取り付け取り外しが可能な負荷）
よりも小さくなるように適切に調整されているものとす
る。In this embodiment, similarly to the third embodiment, as shown in FIGS. 5B and 5C, the curved surface unit includes a guide base 36, and both sides of the guide base 36 in the X direction. A guide bar 11 extending outward and having a stopper at an outer end thereof; and a pair of block bodies 12 attached to the two guide bars 11 so as to be slidable in the X direction along the two guide bars 11, respectively. A coil spring 13 wound around the guide bar 11 between the guide base 31 and each of the block bodies 12 to apply a preload to each of the block bodies 12, and a rotating pin 14 at a lower portion of each of the block bodies 12 around the Y axis. And a plate-like member 3 rotatably mounted. Then, the magnet 37 is fixed to the movable base 35 fixed to the actuator 9, and the guide base 36 attached to the movable base 35 is configured as a whole or an attraction portion corresponding to the magnet 37 is formed of a magnetic material. Thus, the guide base 36 is moved by the movable base 35 by the magnetic force of the magnet 37.
Is held by suction. At this time, the magnetic force of the magnet 37 is larger than the own weight of the entire curved surface unit, and a load applied at the time of attachment / detachment (a load that can be attached / detached by a human hand).
It is assumed that it is appropriately adjusted so as to be smaller than the above.
【００６５】また、可動ベース３５の取り付け面から磁
石３７を突出させているために、ガイドベース３６の吸
着面の一部を掘り下げて凹部３８を設け、磁石３７を収
納するような入れ子構造にしてある。このとき、磁石３
７の幅寸法と入れ子部分幅寸法をほぼ同一にしてはめ合
いを調整し、位置決めをすることができる。Further, since the magnet 37 is projected from the mounting surface of the movable base 35, a part of the suction surface of the guide base 36 is dug down to form a concave portion 38, and a nested structure for accommodating the magnet 37 is provided. is there. At this time, the magnet 3
The width of the nest 7 and the width of the nesting portion can be made substantially the same to adjust the fit and perform positioning.
【００６６】なお、本実施例では、可動ベース３５側に
磁石３７を固着しているが、逆にガイドベース３６側に
磁石を取り付けて、可動ベース３５を入れ子構造にして
も、同様の作用をもたせることができる。また、磁石３
７の形状は直方体の場合を例にしているが、他に円柱形
状、三角柱なども可能であり、形状は限定されるもので
はない。In the present embodiment, the magnet 37 is fixed to the movable base 35 side. However, the same effect can be obtained by mounting the magnet on the guide base 36 side and making the movable base 35 nested. Can be given. In addition, magnet 3
Although the shape of 7 is a rectangular parallelepiped as an example, other shapes such as a cylindrical shape and a triangular shape are also possible, and the shape is not limited.
【００６７】以上のように、本実施例では、曲面ユニッ
トの着脱をより簡単にかつ容易にでき、作業時間の短縮
を図ることができる。As described above, in this embodiment, the attachment and detachment of the curved surface unit can be made easier and easier, and the working time can be shortened.
【００６８】次に、本発明の研磨工具の第５実施例につ
いて図６および図７を参照して説明する。図６は本発明
の研磨工具の第５実施例の概略構成図であり、図７は本
実施例におけるモーメントを０にする機構を説明するた
めの構成概念図である。Next, a fifth embodiment of the polishing tool according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the polishing tool according to the present invention, and FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a mechanism for setting a moment to zero in the present embodiment.
【００６９】本実施例は、前述した第１実施例や第２実
施例等の構成に加えて、被加工面Ｌａから受けるモーメ
ントを０にするための機構を備えるものである。なお、
本実施例においても、前述した各実施例における部材と
同様な機能を有する部材には同一符号を付して、それら
の説明は省略する。This embodiment is provided with a mechanism for reducing the moment received from the surface La to be processed to zero, in addition to the structure of the first and second embodiments described above. In addition,
Also in the present embodiment, members having the same functions as the members in each of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００７０】本実施例において、前述した第１実施例や
第２実施例におけるガイドベース１０は、受け部材４１
と中子部材４２の２つの上下の部材に分割され、受け部
材４１はアクチュエータ９に接続され、その下面は凹球
面ａに形成され、また、中子部材４２は、ブロック体１
２を摺動可能に支持するガイドバー１１を備え、その上
面は凹球面ａに対応するように凸球面ｂに形成され、こ
れらの受け部材４１と中子部材４２は、凹球面ａと凸球
面ｂをガイド部材４３が挿入される間隙をもって対向す
るように組み合わされて構成され、球座機構を形成す
る。このとき、凹球面ａと凸球面ｂの球心はともに研磨
パッド２の研磨面２ａの中心点Ｏに位置するように形成
する。ガイド部材４３は、摺動性を考慮してデルリン等
の樹脂で球状の部材を作製して用いたが、寸法を高精度
に管理するため精密な鋼球を選択することも可能であ
る。In this embodiment, the guide base 10 in the first and second embodiments described above is
The receiving member 41 is connected to the actuator 9, the lower surface of the receiving member 41 is formed into a concave spherical surface a, and the core member 42 is
2 is slidably supported, and the upper surface thereof is formed as a convex spherical surface b so as to correspond to the concave spherical surface a. The receiving member 41 and the core member 42 are composed of a concave spherical surface a and a convex spherical surface. b are combined to face each other with a gap into which the guide member 43 is inserted, thereby forming a ball seat mechanism. At this time, the spherical centers of the concave spherical surface a and the convex spherical surface b are formed so as to be located at the center point O of the polishing surface 2a of the polishing pad 2. Although the guide member 43 is made of a spherical member made of a resin such as Delrin in consideration of the slidability, a precise steel ball can be selected to control the dimensions with high precision.
【００７１】ここで、図７を用いて球座機構の作用につ
いて説明する。The operation of the ball seat mechanism will now be described with reference to FIG.
【００７２】図７において、凸球面ｂを設けた中子部材
４２側に研磨パッド２が取り付けられており、研磨パッ
ド２の研磨面２ａは、被加工面Ｌａ上に対し、凹球面ａ
を設けた受け部材４１を介して荷重Ｐで押し付けられ
る。このとき、研磨工具１が、被加工面Ｌａに沿って運
動すると、研磨面２ａ上および被加工面Ｌａ上に動く方
向と反対向きに摩擦力Ｆが生じる。この摩擦力Ｆは、本
来なら研磨工具１を転倒させるようなモーメントとして
作用するが、凹球面ａと凸球面ｂの球心はともに研磨面
２ａ（すなわち、被加工面Ｌａ）の中心点Ｏに位置する
ため、摩擦力の作用点と回転中心とが一致し、モーメン
トが発生しない。In FIG. 7, the polishing pad 2 is attached to the core member 42 provided with the convex spherical surface b, and the polishing surface 2a of the polishing pad 2 is higher than the concave spherical surface a on the processing surface La.
Is pressed by the load P via the receiving member 41 provided with. At this time, when the polishing tool 1 moves along the work surface La, a friction force F is generated in a direction opposite to the direction in which the polishing tool 1 moves on the polishing surface 2a and the work surface La. This frictional force F normally acts as a moment that causes the polishing tool 1 to fall, but the spherical centers of the concave spherical surface a and the convex spherical surface b are both located at the center point O of the polishing surface 2a (that is, the processing surface La). Since it is located, the point of action of the frictional force coincides with the center of rotation, and no moment is generated.
【００７３】これにより、研磨工具１がどのように傾斜
した場合でも、研磨工具１と被加工面Ｌａの相対運動で
生じた摩擦力Ｆのうち、被加工面Ｌａの中心点Ｏで生じ
る力の作用点は常に被加工面Ｌａ上の中心点Ｏに位置す
るため、研磨工具１を転倒させようとするモーメントを
発生せず、また、被加工面Ｌａ上の中心点Ｏ以外では形
状の対称性により摩擦力が打ち消し合う。よって、モー
メントは働かず、研磨工具１は被加工面Ｌａの様々な形
状に充分追随するため、被加工面Ｌａの圧力分布は一定
に保たれ、被加工面をアス、クセ等の形状むらのない状
態で加工することができる。Thus, no matter how the polishing tool 1 is tilted, of the frictional force F generated by the relative motion between the polishing tool 1 and the processing surface La, the force generated at the center point O of the processing surface La is determined. Since the point of action is always located at the center point O on the work surface La, there is no moment to overturn the polishing tool 1, and the symmetry of the shape other than the center point O on the work surface La The friction forces cancel each other out. Therefore, the moment does not act, and the polishing tool 1 sufficiently follows various shapes of the work surface La, so that the pressure distribution of the work surface La is kept constant, and the work surface is formed with irregular shapes such as ass and habits. It can be processed without any.
【００７４】本実施例においては、前述した第１実施例
や第２実施例等において述べて作用効果に加えて、前記
のような作用効果を奏することができるものである。In this embodiment, in addition to the functions and effects described in the first and second embodiments and the like, the above-described functions and effects can be obtained.
【００７５】なお、上記の説明では、受け部材４１と中
子部材４２の相対向する面をそれぞれ凹球面ａと凸球面
ｂとしているけれども、これらの面を凹シリンドリカル
面と凸シリンドリカル面とし、両シリンドリカル面の間
にデルリン等の樹脂で円筒状、ドーナツ状等に作製した
ガイド部材４３を介在させるとともに、両シリンドリカ
ル面の曲率中心をともに研磨面２ａの中心点Ｏに位置す
るように形成することもでき、前述したと同様の作用効
果を得ることができる。In the above description, the opposing surfaces of the receiving member 41 and the core member 42 are the concave spherical surface a and the convex spherical surface b, respectively, but these surfaces are the concave cylindrical surface and the convex cylindrical surface. A guide member 43 made of a resin such as delrin into a cylindrical shape or a donut shape is interposed between the cylindrical surfaces, and the center of curvature of both cylindrical surfaces is formed so as to be located at the center point O of the polishing surface 2a. The same operation and effect as described above can be obtained.
【００７６】次に、本発明の研磨工具の第６実施例につ
いて図８を参照して説明する。図８は本発明の研磨工具
の第６実施例の概略構成図であり、前述した実施例にお
ける部材と同様な機能を有する部材には同一符号を付し
て、それらの説明は省略する。Next, a sixth embodiment of the polishing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a polishing tool according to a sixth embodiment of the present invention. Members having the same functions as the members in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００７７】本実施例は、前述した第１実施例や第２実
施例等の研磨工具に、板状部材３の端部の変位（たわみ
量）を測定する変位量検出手段２１を付設するともに、
Ｖ字状アーム６と板状部材３との間に引張りばね２２を
介在させて押圧方向に予圧する機構を付設するものであ
る。In this embodiment, the polishing tool of the first embodiment or the second embodiment is provided with a displacement detecting means 21 for measuring the displacement (deflection) of the end of the plate-shaped member 3. ,
A mechanism for preloading in the pressing direction by interposing a tension spring 22 between the V-shaped arm 6 and the plate-shaped member 3 is additionally provided.
【００７８】変位量検出手段２１は、板状部材３の端部
の実際の変位量（以下、実際変位量ともいう）を測定し
て、この実際変位量を駆動制御手段１５と演算制御手段
１６に送り込み、これらの制御手段１５、１６におい
て、実際変位量と理想的な加工面形状とを比較し、理想
的な加工面形状と一致させるために必要な変位量（以
下、必要変位量ともいう）を算出して、この差分を補正
するフィードバック制御を行なうように構成するもので
ある。The displacement detecting means 21 measures the actual displacement of the end of the plate member 3 (hereinafter also referred to as the actual displacement), and calculates the actual displacement by the drive control means 15 and the arithmetic control means 16. The control means 15 and 16 compare the actual displacement amount with the ideal machined surface shape, and the displacement amount required to match the ideal machined surface shape (hereinafter also referred to as a required displacement amount). ) Is calculated and feedback control for correcting this difference is performed.
【００７９】変位量検出手段２１として、歪みゲージを
用いることができ、歪みゲージを用いる場合には、歪み
ゲージは板状部材３の裏面（研磨パッド２を取り付ける
面と反対側）の端部に貼り付けられる。歪みゲージで検
出される検出量を板状部材３の端部の変位量に換算する
ため、歪みゲージを研磨工具内に組み込む以前に、歪み
と変位の関係を実測して両者の関係を明確にしておくも
のとする。As the displacement amount detecting means 21, a strain gauge can be used. When a strain gauge is used, the strain gauge is attached to the end of the back surface of the plate member 3 (the side opposite to the surface on which the polishing pad 2 is mounted). Pasted. In order to convert the amount detected by the strain gauge into the amount of displacement of the end of the plate member 3, before assembling the strain gauge into the polishing tool, the relationship between strain and displacement was measured to clarify the relationship between the two. Shall be kept.
【００８０】また、変位量検出手段２１として、変位セ
ンサを用いることも可能であり、この場合には、変位セ
ンサをベース部材４に固定し、板状部材３の端部の押圧
方向の変位を検出する構成とする。It is also possible to use a displacement sensor as the displacement detecting means 21. In this case, the displacement sensor is fixed to the base member 4, and the displacement of the end of the plate member 3 in the pressing direction is measured. It is configured to detect.
【００８１】変位量検出手段２１は、駆動制御手段１５
を介して演算制御手段１６に接続され、演算制御手段１
６において、変位量検出手段２１で検出された量（例え
ば、歪み）が取り込まれ、実際変位量に変換された後
に、必要変位量と比較し、その差分を補正すべき量とし
て、駆動制御手段１５からアクチュエータ９へ制御信号
が送られる。その結果、板状部材３のたわみ量は、常に
モニタされて、所望の曲率を形成するのに必要なたわみ
量と一致するように補正されるために、板状部材３およ
び研磨パッド２を、理想的な加工面形状をより高精度に
維持できるという利点がある。The displacement detecting means 21 is provided with the drive control means 15
Is connected to the arithmetic control means 16 via the
In step 6, the amount (for example, distortion) detected by the displacement amount detecting means 21 is taken in, and after being converted into an actual displacement amount, the required displacement amount is compared with the required displacement amount. A control signal is sent from 15 to the actuator 9. As a result, the amount of deflection of the plate member 3 is constantly monitored and corrected so as to match the amount of deflection required to form a desired curvature. There is an advantage that an ideal machined surface shape can be maintained with higher accuracy.
【００８２】また、本実施例においては、板状部材３の
中央部分に接続されるピボット７を支持するＶ字状アー
ム６と板状部材３の中央部分の近傍との間に引張りばね
２２を介在させて、押圧方向に予圧する作用をさせる。
この引張りばね２２による予圧機構を付加することによ
り、特に、凹の非球面を有するレンズを加工する場合に
は、板状部材３の中央部分の押圧方向（Ｚ方向）の位置
決めをより確実にすることができる。In this embodiment, a tension spring 22 is provided between the V-shaped arm 6 supporting the pivot 7 connected to the central portion of the plate-shaped member 3 and the vicinity of the central portion of the plate-shaped member 3. The function of preloading in the pressing direction is provided by interposing.
By adding a preload mechanism by the tension spring 22, particularly when processing a lens having a concave aspheric surface, the positioning of the central portion of the plate-shaped member 3 in the pressing direction (Z direction) is more reliably performed. be able to.
【００８３】なお、前述した各実施例の研磨工具におい
ても、板状部材の変位量を測定する変位量検出手段や引
張りばねによる予圧機構を適宜設けることができること
はいうまでもない。It is needless to say that the polishing tool of each of the above-described embodiments can also be provided with a displacement detecting means for measuring the displacement of the plate-like member and a preload mechanism using a tension spring.
【００８４】[0084]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御手段により任意の加工位置における設計された理想
的な加工面形状（例えば、曲率半径）を算出し、該算出
結果に基づいて１個のアクチュエータを駆動して、保持
部材を押圧面に垂直な方向に移動させ、板状部材の相対
向する部位を回転自在に支持する一対のブロック体の摺
動と板状部材の相対向する部位の回転により、板状部材
の長さを変えることなく、かつ板状部材の一部に局所的
な応力集中や塑性変形を生じさせることなく、研磨パッ
ドを取り付けた板状部材を任意の曲面に変形させること
ができ、研磨工具に１個のアクチュエータを組み込むこ
とで所望の研磨面形状を得ることができ、制御可能な研
磨工具を簡略にかつ安価に構成することができる。As described above, according to the present invention,
An ideal machined surface shape (e.g., radius of curvature) designed at an arbitrary machining position is calculated by the control unit, and one actuator is driven based on the calculated result to move the holding member perpendicular to the pressing surface. In the direction, the sliding of the pair of block bodies rotatably supporting the opposing portions of the plate member and the rotation of the opposing portions of the plate member, without changing the length of the plate member, In addition, the plate-like member on which the polishing pad is attached can be deformed into an arbitrary curved surface without causing local stress concentration or plastic deformation in a part of the plate-like member, and one actuator is incorporated in the polishing tool. Thus, a desired polishing surface shape can be obtained, and a controllable polishing tool can be simply and inexpensively configured.
【００８５】特に連続的に曲率が変化する非球面形状を
研磨する場合、研磨面内で部分的に曲率を変化させるこ
とを必要とせず、必要最小限の労力と費用で任意の理想
的な加工面形状を作ることができ、最大限の効果を得る
ことができる。In particular, when polishing an aspherical shape whose curvature continuously changes, it is not necessary to change the curvature partially within the polishing surface, and any ideal processing can be performed with a minimum amount of labor and cost. The surface shape can be made, and the maximum effect can be obtained.
【００８６】また、曲率変化の大きな被加工面に対して
は、研磨パッドとなる部材の降伏応力、成形可能な大き
さ等の制約により、十分小さい面積の研磨工具を構成し
なければならない場合もあるが、かかるときに、本発明
の研磨工具は、単一のアクチュエータしか用いないた
め、小さな曲率の面に対応する研磨面の寸法が小さな工
具を構成するのに好適である。In addition, a polishing tool having a sufficiently small area may be required for a surface to be processed having a large change in curvature due to the yield stress of a member serving as a polishing pad and the size that can be formed. However, in such a case, since the polishing tool of the present invention uses only a single actuator, it is suitable for forming a tool having a small polishing surface corresponding to a surface having a small curvature.
【００８７】さらに、研磨工具の研磨面形状を理想的な
加工面形状に強制的に一致させることができ、研磨パッ
ドの研磨面と被加工面は隙間なく密着し、研磨工具に与
えられた荷重が加工圧として被加工面内に均一に加える
ことができ、研磨工具の移動する範囲内で、スムーズに
かつ全面で加工が行なわれ、微小なうねり（リップル）
を含めた被加工面の平滑化が可能となる。Further, the polishing surface shape of the polishing tool can be forcibly matched to the ideal processing surface shape, the polishing surface of the polishing pad and the surface to be processed closely contact each other without any gap, and the load applied to the polishing tool is reduced. Can be uniformly applied to the surface to be processed as the processing pressure, and the processing is performed smoothly and over the entire surface within the moving range of the polishing tool, resulting in minute undulations (ripples).
And the surface to be processed can be smoothed.
【００８８】また、研磨加工される前の被加工面の形状
は一般に設計された理想形状からずれているため、研磨
工具の形状を強制的に形成して加工することにより、さ
らに、研磨工具の研磨面の変位量をモニタして補正しな
がら加工することにより、研磨面内に形成される圧力の
差異を利用して、被加工面の形状を補正し、理想形状に
精度よく近づけることが可能になる。Further, since the shape of the surface to be processed before polishing is deviated from a generally designed ideal shape, by forcibly forming and processing the shape of the polishing tool, it is possible to further improve the polishing tool. By processing while monitoring and correcting the displacement of the polished surface, the difference in pressure formed in the polished surface can be used to correct the shape of the polished surface and accurately approximate the ideal shape become.
【００８９】また、保持部材の一部材であるガイドバー
の軸周りあるいはガイドバーに平行する軸周りの板状部
材の回転運動を拘束することにより、被加工面から受け
る摩擦力によって板状部材のローリング等の回転運動を
抑制することができ、工具全体が転倒する危険性を回避
することができる。Further, by restricting the rotational movement of the plate-like member around the axis of the guide bar, which is one member of the holding member, or around the axis parallel to the guide bar, the frictional force received from the work surface causes the plate-like member to move. Rotational movement such as rolling can be suppressed, and the risk of the entire tool tipping over can be avoided.
【００９０】さらに、板状部材および保持部材を一体化
してユニットとし、アクチュエータに着脱自在に取り付
ける構成とすることにより、工具研磨面の損傷や劣化等
により工具を交換する必要性が生じた際に、簡便にかつ
迅速にユニットのみを交換することができ、工具全体を
分解する作業を必要とせず、段取りにかかる時間や費用
が少なくて済み、コストパフォーマンスが高い工具とす
ることができ、さらに、作業効率を向上させることがで
きる。Further, the plate-shaped member and the holding member are integrated into a unit to be detachably attached to the actuator, so that when the tool needs to be replaced due to damage or deterioration of the polished surface of the tool. It is possible to easily and quickly replace only the unit, without the need to disassemble the entire tool, reduce the time and cost required for setup, and achieve a tool with high cost performance. Work efficiency can be improved.
【００９１】さらに、板状部材の相対向する部位を移動
し得るように保持する保持部材のガイドベースを分割し
て、凹球面または凹シリンドリカル面を設けた受け部材
と凸球面または凸シリンドリカル面を設けた中子部材と
をそれぞれの曲面をガイド部材を挟んで相対向するよう
に配置して構成し、前記中子部材の凸球面または凸シリ
ンドリカル面と前記受け部材の凹球面または凹シリンド
リカル面の球心または曲率中心は前記研磨面の中心点に
一致させることにより、被加工面上で生じる摩擦力は常
に回転中心において作用するために、研磨工具を転倒さ
せるようなモーメントを生じさせることがなく、被加工
面の圧力分布を一定に維持することができ、被加工物の
研磨加工をよりスムーズに行なうことが可能となる。Further, the guide base of the holding member for holding the opposing portions of the plate member so as to be movable is divided so that the receiving member provided with the concave spherical surface or the concave cylindrical surface and the convex spherical surface or the convex cylindrical surface are separated. The core member provided is configured such that the respective curved surfaces are opposed to each other across the guide member, and the convex spherical surface or the convex cylindrical surface of the core member and the concave spherical surface or the concave cylindrical surface of the receiving member are formed. By making the spherical center or the center of curvature coincide with the center point of the polishing surface, the frictional force generated on the work surface always acts at the center of rotation, so that no moment such as overturning the polishing tool is generated. In addition, the pressure distribution on the surface to be processed can be maintained constant, and the polishing of the workpiece can be performed more smoothly.
【００９２】以上のように、非球面レンズ等のような多
種多様な曲率をもつ被加工面に単一の工具で対応でき、
かつ多種多様な曲率をもつ被加工面を均一な圧力分布で
研磨することができ、簡便な構成で、制御可能な研磨工
具を提供することができる。As described above, a single tool can cope with a work surface having various curvatures, such as an aspheric lens.
In addition, a work surface having various curvatures can be polished with a uniform pressure distribution, and a controllable polishing tool with a simple configuration can be provided.
【図１】（ａ）は本発明の研磨工具の第１実施例の概略
構成図であり、（ｂ）は研磨パッドと板状部材の下面図
である。FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a polishing tool of the present invention, and FIG. 1B is a bottom view of a polishing pad and a plate-like member.
【図２】本発明の研磨工具の第１実施例を用いて、軸対
称の凸の非球面形状を加工する態様を示す模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of processing an axisymmetric convex aspherical shape using the polishing tool according to the first embodiment of the present invention.
【図３】（ａ）は本発明の研磨工具の第２実施例の概略
構成図であり、（ｂ）は同（ａ）におけるＨ−Ｈ線に沿
って破断して示す部分拡大図であり、（ｃ）は第２実施
例の変形例であって、同（ｂ）と同様の部分拡大図であ
る。FIG. 3A is a schematic configuration diagram of a polishing tool according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a partially enlarged view cut along the line HH in FIG. 3A. (C) is a modification of the second embodiment, and is a partially enlarged view similar to (b).
【図４】（ａ）は本発明の研磨工具の第３実施例の概略
構成図であり、（ｂ）は本実施例における曲面ユニット
の上面図であり、（ｃ）は同じく曲面ユニットの側面図
である。4A is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the polishing tool of the present invention, FIG. 4B is a top view of a curved unit in the present embodiment, and FIG. 4C is a side view of the curved unit. FIG.
【図５】（ａ）は本発明の研磨工具の第４実施例の概略
構成図であり、（ｂ）は本実施例における曲面ユニット
の上面図であり、（ｃ）は同じく曲面ユニットの側面図
である。5A is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment of the polishing tool of the present invention, FIG. 5B is a top view of a curved unit in the present embodiment, and FIG. 5C is a side view of the curved unit. FIG.
【図６】本発明の研磨工具の第５実施例の概略構成図で
ある。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the polishing tool of the present invention.
【図７】本発明の研磨工具の第５実施例におけるモーメ
ントを０にする球座機構を説明するための構成概念図で
ある。FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a ball seat mechanism for setting a moment to 0 in a fifth embodiment of the polishing tool of the present invention.
【図８】本発明の研磨工具の第６実施例の概略構成図で
ある。FIG. 8 is a schematic structural view of a polishing tool according to a sixth embodiment of the present invention.
【図９】従来の研磨工具の一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional polishing tool.
１ 研磨工具 ２ 研磨パッド ２ａ 研磨面 ３ 板状部材 ４ ベース部材 ５ 支柱 ６ Ｖ字状アーム ７ ピボット ９ アクチュエータ １０ ガイドベース １１ ガイドバー １１Ａ、１１Ｂ ガイドバー １２ ブロック体 １３ コイルばね １４ 回転ピン １５ 駆動制御手段 １６ 演算制御手段 ２１ 変位量検出手段 ２２ 引張りばね ３０、３５ 可動ベース ３１、３６ ガイドベース ３３ 取り付けねじ ３７ 磁石 ４１ 受け部材 ４２ 中子部材 ４３ ガイド部材 Ｌ 被加工物（光学レンズ） Ｌａ 被加工面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing tool 2 Polishing pad 2a Polishing surface 3 Plate member 4 Base member 5 Prop 6 V-shaped arm 7 Pivot 9 Actuator 10 Guide base 11 Guide bar 11A, 11B Guide bar 12 Block body 13 Coil spring 14 Rotation pin 15 Drive control Means 16 Operation control means 21 Displacement amount detecting means 22 Tension spring 30, 35 Movable base 31, 36 Guide base 33 Mounting screw 37 Magnet 41 Receiving member 42 Core member 43 Guide member L Workpiece (optical lens) La Workpiece surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C034 AA13 CA11 CB08 DD07 3C049 AA07 AA11 AA13 AA14 AA16 BA07 BB06 BB09 BC02 CA01 CB07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3C034 AA13 CA11 CB08 DD07 3C049 AA07 AA11 AA13 AA14 AA16 BA07 BB06 BB09 BC02 CA01 CB07
Claims (15)
ッドを取り付ける板状部材と、押圧方向の位置基準とな
るベース部材と、該ベース部材に対して前記板状部材の
中心部を位置決めするための位置決め部材と、前記板状
部材の相対向する部位をそれぞれ移動し得るように保持
する保持部材と、該保持部材を押圧方向に変位させる１
個のアクチュエータとを備え、さらに、加工位置に応じ
て加工面形状を算出する演算制御手段と、該演算制御手
段により算出される面形状に前記研磨面を合致させるよ
うに前記アクチュエータを駆動する駆動制御手段を備え
ることを特徴とする研磨工具。1. A polishing pad having a polishing surface, a plate-like member to which the polishing pad is attached, a base member serving as a position reference in a pressing direction, and a center portion of the plate-like member being positioned with respect to the base member. Positioning member, a holding member for holding the opposing portions of the plate-like member so as to be movable, and displacing the holding member in the pressing direction.
Operation control means for calculating a processing surface shape in accordance with a processing position, and a drive for driving the actuator so that the polished surface matches the surface shape calculated by the operation control means. A polishing tool comprising control means.
取り付けられるガイドベースと、前記板状部材の相対向
する部位をそれぞれ前記押圧方向に直交する回転軸を介
して該回転軸周りに回動自在に支持する一対のブロック
体と、前記ガイドベースに連結され、前記一対のブロッ
ク体をそれぞれ前記回転軸に直交する方向に摺動可能に
支持するガイドバーと、前記ガイドベースの各側面と前
記ブロック体の各々との間に配設された弾性部材とを備
えていることを特徴とする請求項１記載の研磨工具。2. The holding member includes a guide base attached to the actuator and an opposing portion of the plate-shaped member rotatable around the rotation axis via a rotation axis orthogonal to the pressing direction. A pair of supporting blocks, a guide bar connected to the guide base and supporting the pair of blocks so as to be slidable in a direction orthogonal to the rotation axis, and each side surface of the guide base and the block The polishing tool according to claim 1, further comprising: an elastic member disposed between each of the polishing tools.
心部に接続する部位を曲面形状に形成されていることを
特徴とする請求項１または２記載の研磨工具。3. The polishing tool according to claim 1, wherein a portion of the positioning member connected to a central portion of the plate member is formed in a curved shape.
する軸周りの前記板状部材の回転運動を拘束する機構を
備えていることを特徴とする請求項２または３記載の研
磨工具。4. The polishing tool according to claim 2, wherein the holding member includes a mechanism for restricting a rotational movement of the plate member about an axis parallel to the guide bar.
として、前記ガイドバーの断面形状を３以上の辺で閉じ
た図形形状とすることを特徴とする請求項４記載の研磨
工具。5. A polishing tool according to claim 4, wherein the guide bar has a sectional shape closed by three or more sides as a mechanism for restraining the rotational movement of the plate-shaped member.
として、前記ガイドバーを前記ブロック体１個に付き複
数個並列配置することを特徴とする請求項４記載の研磨
工具。6. A polishing tool according to claim 4, wherein a plurality of said guide bars are arranged in parallel with each said block body as a mechanism for restraining the rotational movement of said plate-shaped member.
化してユニットを構成し、該ユニットを前記アクチュエ
ータに対して着脱可能に取り付けることを特徴とする請
求項１ないし６のいずれか１項に記載の研磨工具。7. The unit according to claim 1, wherein the plate-shaped member and the holding member are integrated to form a unit, and the unit is detachably attached to the actuator. Polishing tool as described.
して着脱可能に取り付ける手段が、前記アクチュエータ
に対するねじ止めであることを特徴とする請求項７記載
の研磨工具。8. A polishing tool according to claim 7, wherein said means for detachably attaching said unit to said actuator is screwing to said actuator.
して着脱可能に取り付ける手段が、前記アクチュエータ
と該アクチュエータに対向する前記ユニット側の面とに
おいて、それらのいずれか一方に固着された磁石と他方
の磁性体とで構成されることを特徴とする請求項７記載
の研磨工具。9. A means for detachably attaching the unit to the actuator, wherein the magnet fixed to one of the actuator and the other of the magnet is provided on the actuator and a surface of the unit facing the actuator. The polishing tool according to claim 7, comprising a body.
の一部に固着され、前記ブロック体を摺動可能に支持す
ることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に
記載の研磨工具。10. The polishing tool according to claim 2, wherein the guide bar is fixed to a part of the guide base and slidably supports the block body. .
一部に固着され、前記ガイドベースに対して摺動可能に
設けられていることを特徴とする請求項２ないし９のい
ずれか１項に記載の研磨工具。11. The apparatus according to claim 2, wherein the guide bar is fixed to a part of the block body and is slidably provided on the guide base. Polishing tool as described.
面または凹シリンドリカル面を設けた受け部材と凸球面
または凸シリンドリカル面を設けた中子部材とをそれぞ
れの曲面をガイド部材を挟んで相対向するように配置し
て構成され、前記中子部材の凸球面または凸シリンドリ
カル面と前記受け部材の凹球面または凹シリンドリカル
面の球心または曲率中心は前記研磨面の中心点に一致さ
せてあることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれ
か１項に記載の研磨工具。12. The guide base of the holding member is configured such that a receiving member provided with a concave spherical surface or a concave cylindrical surface and a core member provided with a convex spherical surface or a convex cylindrical surface face each other with the respective curved surfaces sandwiching the guide member. And the center of curvature or the center of curvature of the convex spherical surface or the convex cylindrical surface of the core member and the concave spherical surface or the concave cylindrical surface of the receiving member coincides with the center point of the polishing surface. The polishing tool according to any one of claims 2 to 11, wherein:
に押圧方向に引張りの予圧手段を配設することを特徴と
する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の研磨工
具。13. The polishing tool according to claim 1, wherein a tension preload means is provided between the positioning member and the plate member in a pressing direction.
る加工面形状として曲率半径の値を算出し、該曲率半径
を形成するために必要な前記アクチュエータの必要変位
量を算出することを特徴とする請求項１ないし１３のい
ずれか１項に記載の研磨工具。14. The arithmetic and control unit calculates a value of a radius of curvature as a processing surface shape at a processing position, and calculates a required displacement of the actuator required to form the radius of curvature. The polishing tool according to any one of claims 1 to 13.
る変位量検出手段を備え、前記演算制御手段および前記
駆動制御手段において、前記変位量検出手段により検出
される実際の変位量と前記アクチュエータの必要変位量
の差分を補正するように構成することを特徴とする請求
項１ないし１４のいずれか１項に記載の研磨工具。15. A displacement amount detecting means for measuring a displacement amount of an end of the plate-like member, wherein the arithmetic control means and the drive control means determine an actual displacement amount detected by the displacement amount detecting means. The polishing tool according to any one of claims 1 to 14, wherein the polishing tool is configured to correct a difference between required displacement amounts of the actuator.
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