JP4662018B2 - 曲面加工装置、及びパラレルリンク機構のキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
片持ち支持部材102は、固定ベース101に固定して設置されている。コロ軸受付きダイレクトドライブモータ103は、片持ち支持部材102に回転軸(出力軸)が水平方向となるように取り付けられて揺動部材を揺動させる。スインガ104は、コロ軸受付きダイレクトドライブモータ103の回転軸の端部に揺動可能に固定された揺動部材である。揺動角規制センサ108は、スインガ104の揺動角を規制するためのセンサである。スインガ104は、スインガベース105とスインガベース105上に固定されたサブスインガ106と研磨対象部材を磁気吸着するためのマグネットヘッド107とを有する。サブスインガ106は、スインガ104の揺動中心軸Jと直交方向でスイングベース105と平行な面内に揺動中心軸を持ち、スインガ4と直交方向に揺動可能に配置されている。
これに加えて、加工工具は、樹脂材料を主成分とする多孔質構造であり、研磨材としての砥粒は、加工時に外部から供給されることがより好ましい。これにより、横軸姿勢での研磨において「工具の浮き上がり」を抑制し、安定した加工精度を長時間維持できる。
これに加えて、加工工具の走査速度を変えることにより、被加工物の加工面の除去深さを変化させることがより好ましい。
光学面を形成するための入れ子駒は、成形用金型としては小さく、軽量であることから、本発明においてはパラレルリンク機構をワークテーブルの移動機構として用い、ワークテーブル側のみの運動によって走査及び傾斜姿勢制御する構成とした。また、ワークを運動させる構造としては、ベースプレートとワークを固定するワークテーブルとを複数本の伸縮可能なストラッドで連結したパラレルリンク機構を採用し、これと荷重制御機構を持つ研磨ヘッドとを連結する構成とした。
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。図1に、fθレンズの金型を研磨加工している状態を示す。研磨工具1は、タイヤ形状を有し、不図示の加圧機構がZ軸方向に発生させている研磨荷重(0.98N)によってfθレンズ金型2に押しつけられている。研磨工具1は、不図示のモータによって回転駆動され、Y方向である紙面垂直方向に走査され、fθレンズ金型2の外縁近傍でX方向に微小量移動し、再びY方向へ走査するという動作を繰り返すことで加工面全域を走査していく。研磨工具1は、木粉を樹脂で固めたものであり、加工点において弾性変形を生じることによりφ0.8程度の接触領域を備える。研磨工具1自体は研磨剤となる砥粒を含まないため、fθレンズ金型2の被加工面には1/4μm粒径のダイヤモンドペーストが均等な厚さで塗布されており、研磨工具1の回転と走査とによって砥粒が徐々に巻き込まれながら供給されるようになっている。
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。図2に、本実施形態にかかる曲面加工装置の構成を示す。本実施形態にかかる曲面加工装置は、軸対称である共軸非球面の研磨をも行えるように構成している。
本発明を好適に実施した第3の実施形態について説明する。図4に示す本実施形態にかかる曲面加工装置は、第2の実施形態における研磨工具1の部分を、砥粒を高速で噴射する高速噴射ノズル41で置き換えたものである。
本発明を好適に実施した第4の実施形態について説明する。図5に、本実施形態にかかる曲面加工装置の構成を示す。
本実施形態にかかる曲面加工装置は、第2の実施形態における研磨工具1の部分を、単結晶ダイヤモンドバイト51で置き換えた構成である。ダイヤモンドバイト51は、回転制御機構52によって、回転駆動されるとともに位置決めがなされる。
予め工具先端角を大きめにして工具を製作しておき、加工時にθを調整することで、より正確な開き角を持つV溝を形成できる。
例えば、上記各実施形態においては、加工工具の一例として、回転工具やダイヤモンドバイトをあげたが、本発明はこれら以外の加工工具を用いる装置にも適用可能である。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
2 fθレンズ金型(入れ子)
11 可動ブロック
12 空気静圧スライド
13 研磨荷重制御用エアシリンダ
14 リニアスケール
15 スピンドルモータ
16 ロードセル
22 共軸非球面レンズ金型(入れ子)
31 ストラッド
32 ベース側ユニバーサルジョイント
33 ワークベース側ユニバーサルジョイント
34 ワークテーブル
35 ターンテーブル
36 防塵カバー
37 加工機ベッド
41 高速噴射ノズル
42 砥粒
43 砥粒供給路
44 高圧空気供給路
51 ダイヤモンドバイト
51a バイトのすくい面
52 回転位置決め機構
53 工具軌跡の接線
55 工具軌跡
61 オートコリメータ
62 オートコリメータの対物レンズ
63 P点における法線ベクトル
64 球面原器
65 移動球の球面座
66 移動球
67 伸縮バー
68 固定球
69 固定球の球面座
101 固定ベース
102 片持ち支持部材
103 コロ軸受付きダイレクトドライブモータ
104 スインガ
106 サブスインガ(ゴニオステージ)
107 マグネットベッド
108 揺動角規制センサ
110 研磨対象部材
Claims (3)
- 被加工物を載置するワークテーブルとベースプレートとが複数本の伸縮可能な棒状部材で連結され、該棒状部材の伸縮及び旋回によって前記ワークテーブルの位置と傾きとを制御するパラレルリンク機構を備えた曲面加工装置であって、
前記被加工物の加工工具との接点における法線と該加工工具とが為す角度を一定に保つように前記ワークテーブル側のみの運動によって該被加工物の走査及び傾斜姿勢を制御する手段と、
球状又は樽状で弾性を備え加工時には弾性変形を生じて微小面積で前記被加工物と圧接する加工工具と該被加工物との接触圧を一定に保つ手段と、
前記加工工具の走査速度を制御することにより前記被加工物に対する加工量を調整する手段と、
を有し、
前記加工工具は、樹脂材料を主成分とする多孔質構造であり、研磨材としての砥粒は、加工時に外部から供給しながら走査することを特徴とする曲面加工装置。 - 被加工物を載置するワークテーブルとベースプレートとが複数本の伸縮可能な棒状部材で連結され、該棒状部材の伸縮及び旋回によって前記ワークテーブルの位置と傾きとを制御するパラレルリンク機構を備えた曲面加工装置であって、
前記ワークテーブルの上面に前記被加工物を回転させる回転テーブルをさらに備え、
前記被加工物を回転させながら加工工具を走査させ、前記被加工物の前記加工工具との接点における法線と該加工工具とが為す角度を一定に保つように前記ワークテーブル側のみの運動によって該被加工物の傾斜姿勢を制御する手段と、
球状又は樽状で弾性を備え加工時には弾性変形を生じて微小面積で前記被加工物と圧接する加工工具と該被加工物との接触圧を一定に保つ手段と、
前記加工工具の走査速度を制御することにより前記被加工物に対する加工量を調整する手段と、
を有し、
前記加工工具は、樹脂材料を主成分とする多孔質構造であり、研磨材としての砥粒は、加工時に外部から供給しながら走査することを特徴とする曲面加工装置。 - 曲面加工装置におけるパラレルリンク機構のキャリブレーション方法であって、
前記ワークテーブル上に球面原器をクランプし、前記ベースプレートに対する前記ワークテーブルの変位を検出する変位センサと、前記球面原器表面の傾きを検出するコリメータと、を配置し、
前記コリメータの光軸が前記球面原器表面と直交する姿勢を維持しつつ該球面原器表面に対して走査するように前記ワークテーブルを動作させて、該ワークテーブルの実変位及び該実変位に同期した前記球面原器表面の光軸に対する傾きデータを取得し、
前記実変位と前記傾きデータとの値に基づいて前記パラレルリンク機構の位置制御パラメータを同定することを特徴とする請求項1または2記載の曲面加工装置におけるパラレルリンク機構のキャリブレーション方法。
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