JPS63123670A - 液体加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する分野〕 本発明は研削加工又は研磨加工等の加工物加工面の表面
の微少量加工に係る加工方法に関する。

特に本発明は加工面に研削剤・研磨剤・砥粒等を含んだ
研削液・研磨液を噴射して加工する液体（又は流体）研
削・研磨に適する加工方法に関する。

〔従来の技術〕

加工物を液体中に侵入して加工する方法として例えば特
公昭６０−３９５１０号公報、特開昭６０−５２２６０
号公報、特開昭６０−５６８８８号公報等が知られてい
る。

上記公報に示される研磨方法又は研磨装置は平面の研磨
に関する技術である。

球面又は非球面等の曲面を持った加工面を備える加工物
例えばレンズ（球面レンズ、非球面レンズ）やトーリッ
ク面を備えたトーリックレンズ又は曲面を備えたミラー
等を加工するためには加工面の曲面に沿って加工液を噴
射する手段が必要であり、従来の技術責料に依ってはこ
れらの曲面を有する加工物を微小量加工することは困難
であった。

〔本発明の解決すべき課題〕

前述のように加工面が球面・非球面の曲面であり、かつ
曲率の異なる曲面から成る加工面の研削・研磨を加工液
を噴射して加工する場合、加工液を噴射する噴射方向を
各曲面に応じて最も効率的位置に姿勢を制御する必要が
ある。

〔本発明の課題達成のための手段〕

本発明は加工液の噴射方向を各加工曲面に応じて補正す
るようにし、そのために加工物をＸ方向とＹ方向に移動
するテーブルに保持し、加工物の加工面に加工液を噴射
するノズルを加工面の法線に対して揺動可能に保持し、
前記テーブルのＸ方向移動に対する法線変化分ΔＮ　１
　／　ｄ　Ｘと前記テーブルのＹ方向移動に対する法線
変化分ΔＮ　２　／　ｄ　ｙに基づいて前記ノズルの揺
動を行うようにしたものである。

〔実施例の説明〕

第１図及び第２図は本発明の実施−例の研磨装置の斜視
図と第１図Ｘ−Ｘ方向の断面図を示す。

図において符号１はベースプレートであり、２は前記ベ
ースプレートの上に載置し矢印Ｙ方向に移動するＹ方向
移動テーブル（以下Ｙテーブルと称する。）、４は前記
Ｙテーブルの上に載置して矢印Ｘ方向に移動するＸ方向
８勤テーブル（以下Ｘテーブルと称する。）を示す。

６は前記Ｘテーブル４の上に固定した液槽である。

Ｍｌ−Ｍｌは前記各Ｙテーブル２．Ｘテーブル４を駆動
するモータで駆動軸８・、１０を介して各テーブルと接
ながっている。ｅｌ”ｅｌは前記モータの回転軸の位置
を検出して各テーブルの移動量検出のエンコーダである
。

前記Ｘ−Ｙテーブル２・４はモータＭ１　・Ｍｌへの後
述する信号３’＋”Ｘ＋によってそれぞれＸ−Ｙ方向に
駆動され、その移動量はエンコーダｅ１　・ｅ２によっ
て出力する。

ＩＡは前記ベースプレート１の後部側端から垂直に伸び
たベース支柱を示し、該ベース支柱ＩＡの垂直面１ａに
は後述するハウジング１２が該垂直面１ａに沿って摺動
するり、ライドレール１ｂを設ける。

１４はエアーシリンダで、該エアーシリンダ１４はベー
ス支柱ＩＡの垂直面上端の保持板ＩＢ上に固定し、下方
にピストンロッド１４ａが伸び、ピストンロッド下端は
前記ハウジング１２に固定する。

１６は加工物で、該加工物１６は前記液４！６の内側底
部に垂直に立てた垂直板６Ａに揺動軸６ａを介して保持
した加工物保持板２６に保持する。

本実施例では加工物１６はトーリック面１６ａを有する
トーリックレンズを示す。

１８は加工物１６の加工面１６ａに研磨流体を噴射する
噴射ノズル（以下ノズルと称する。）を示し、該ノズル
１８はホルダー２０を介してケース２２に接ながフてい
る。

２４は軸受ケース、Ｍ３はモータをそれぞれ示シ、モー
タＭ３は前記ハウジング１２に固定しモータＭ３の軸は
ケース２２に固定しており、該前記モータＭ３は後述す
る信号３によってモータＭ３の軸の軸線のまわりに一定
角度を保って揺動運動を行い、このモータＭ３の揺動に
よってノズル１８の先端を前記トーリックレンズ１６の
トーリック面１６ａのトーリック面母線１６ａ、に沿っ
て移動させる。該モータＭ、には千−タロ転軸の移動を
検出する不図示のエンコーダｅｓを設ける。

前述した加工物保持板２６は断面り形状を成し垂直面部
２６ａが前記垂直板６Ａと接し、保持板２６の平面部２
６ｂは前記液槽６の底部６Ｂの間は揺動に必要な空隙を
保っている。

Ｍ４は前記垂直板６Ａの裏面側に固定した揺動モータを
示し、揺動モータＭ４の軸は前記保持板２６の垂直面部
２６ａに固定しており、該モータＭ４の揺動運動によっ
て保持板２６の平面部２．６ｂは揺動し、トーリックレ
ンズ１６の加工面は前記ノズル１８に対しトーリック面
の子線１６ａ２に沿った運動を行う。

揺動モータＭ４には回転軸の移動を検出する不図示のエ
ンコーダｅ４を設ける。

２８はポンプであり、該ポンプ２８はチューブ２８Ａを
通して前記ケース２２を経てノズル１８に砥粒を含んだ
研磨液を噴射する。ノズル１８から噴射し加工面に当っ
た研磨液は液槽６に溜められチューブ２８Ｂを通してポ
ンプ２８内に循環する。

３０は前記各モータＭ、・Ｍ２　・Ｍ３　・Ｍ４及びポ
ンプ２８を制御する制御装置を示す。

′ｓ３図は制御装置のブロック図を示し第４図はノズル
１８のし動状態を示す。以下に第３図及び第４図の説明
と併わせて第１・第２図の装置の動作説明を行う。

加工物が第１図に示すトーリックレンズの場合加工物１
６は予じめトーリック面に仕上げられたレンズを加工物
保持板２６上に固定保持する。

ノズル１８の研磨動作の初期位置は第４図に示すように
トーリック面１６ａの隅部ａｏに位置し、ａｏの位置か
ら点線Ｐで示す母線１６ａｌに沿った他方の隅部ｂＯに
向かい、隅部ｂｏにおいて研磨のピッチに応じた距離だ
け子線１６ａ２方向に沿って隅部ｂ１１方向に変位させ
た隅部ｂ１の位置にノズル１８をずらす、ｂｌの位置か
ら再び二点鎖線Ｑで示す母線１６ａ１に沿ってａｏから
１ピツチ変位したａｉの位置に向かい、ａｌの位置に達
したら先程と同様に子線１６ａ２に沿ってノズル１８を
１ピツチずらして子線１６ａ２上の８２に移動し、更に
、図示三点鎖線Ｒの母線に沿って隅部ｂ２に向かう。

Ｘテーブル４とＹテーブル２とトーリック母線１６ａ１
方向の揺動用モータＭ、と及びトーリック子線１６ａ、
方向の揺動用モータＭ４の入力信号ｘｏ　Ｉ　ｙｏ　＃
　θｔ　−０（モータＭ、の回転軸の揺動角）、θ２−
０　（モータＭ４の回転軸の揺動角）が初期信号として
総て零の場合にノズル１８はスタート位置ａＯに保持さ
れる。

モータＭ、の駆動回路ｍ１とモータＭ３の駆動回路ｍ３
への信号入力（ｙｌ、θ１）によりＹテーブル２がＹ方
向に動き、からモータＭ３によりモータＭ３の回転軸に
よってノ゛ズル１８は揺動を開始し、Ｙ方向の移動とノ
ズル１８の揺動によってノズル１８の先端は第４図示の
点線Ｐ線に沿ったトーリック母線の動きを行う。

前記のノズル１８の初期位置ａ０の状態ではポンプ２８
は作動しておらず、モータＭ、又はモータＭ３の起動信
号によってポンプ２８を作動しノズル１８がトーリック
母線Ｐに沿って移動を開始すると同時にポンプ２８によ
ってノズル１８の先端より研磨液がトーリック面に向け
て噴射し研磨が行われる。

Ｙテーブル駆動用モータＭ１及び揺動用モータＭ、には
それぞれ位置検出手段、例えばエンコーダｅ１＊ｅ２を
それぞれ備える。

モータ制御回路ｍ１　・ｍ、にはＹテーブルの移動量を
示す入力ｙと揺動角を示す信号θを加工するトーリック
曲面に応じた入力信号（ｙｔ・θ１）を設定する。

モータ制御回路ｍ１　・ｍ、は前述の入力信号ｙ１　・
θ、とエンコーダｅ１　・ｅ３の検出信号を比較しノズ
ル１８が隅部にｂＯに来たときに比較信号φを出力し、
この比較信号φによってモータＭ１　・Ｍ、の作動を停
止してノズル１８のトーリック母線１６ａ、方向の移動
が停止する。

ノズル１８が隅部ｂ６に来ると前記比較信号φ、により
てモータＭ２とモータＭ４が駆動する。モータＭ、はＸ
テーブル４を所定のピッチ巾だけＸ方向に動かし、モー
タＭ４はノズル１８の先端をトーリック子線１６ａ２に
沿うように動かす、このモータＭ２　・Ｍ４の動作によ
ってノズル１８は隅部ｂＯから１ピツチずれ、かつトー
リック子線１６ａ、上の隅部ｂ１に移動する。モータＭ
２　・Ｍ４は１ピツチ分駆動すると・停止し、モータＭ
２　・Ｍ４のいずれかの停止信号を前記モータＭ１　・
Ｍ３の制御回路ｍｌ’・ｍ３に入力し、制御回路ｍ１　
・ｍ３によってモータＭ１　・Ｍ３が前述の点線Ｐとは
逆方向に回転してＹテーブル２をＹ方向に移動し、かつ
ノズル１８を前述と逆方向に揺動することによりノズル
１８を２点鎖線Ｑ線に沿って移動する。

モータｙｆｉ＋　とモータＭ、の変位量はエンコーダＥ
、・Ｅ３によって検出されこの検出信号はあらかじめ入
力された隅部ａｉの位置設定信号と比較され、一致した
ときに比較信号φ２を出力してモータＭｌ　とＭ３の動
きを止める。上述の制御は第３図において中央演算装置
（ＣＰＵ）によって信号処理する。

ノズル１８が８１の位置に来ると前記比較信号φ２によ
って前記モータＭ１とＭ４を作動させＸテーブル４と保
持板２６の揺動作用によってノズル１８はトーリック子
線１６ａ２に沿って１ピッチ分移動する。このノズル１
Ｂのトーリック子線１６ａ２上での１ピツチ穆動にとも
ない、モータＭ１とＭ４に接続したエンコーダＥｌ・Ｅ
４の出力信号によってモータＭ２とＭ、を作動する。こ
れによりノズル１８は前述と同様にトーリック母線１６
ａ１に沿ワてＲ線上を移動して研削・研磨作業を行う。

以下順次前述の動作を繰り返してノズル１８はトーリッ
ク面１６ａに沿って移動しノズル先端からトーリック面
に向けて加工液を噴射して研削・研磨作業を行う、　・ 前述の研削・研磨作業において加工精度を高めるために
はノズル１８が加工物の加工曲面を正確に倣って移動す
ることと、ノズル先端からの加工液の噴射圧力が均一に
曲面に作用することが必要である。

そのため本発明装置においてはノズル１８と加工面の距
離を一定に保つ手段としてエアーシリンダ１４を備えて
いる。

該エアーシリンダ１４は保持板ＩＢ上に固定しピストン
ロッド１４ａはハウジング１２に固定している。エアー
シリンダ１４のピストンロッド１４ａにかかる負荷圧力
はハウジング１２−ケース２２−ノズルホルダ２０を経
てノズル１８に作用する。一方ノズル１８にはノズル１
８からの噴射した液が加工面に当たり、その噴射圧力の
反作用力がノズル１８に作用する。加工曲面の曲率が大
きく変化する場合にノズル１８と液槽６の全面６Ｂとの
距離が大きく変わりノズル１８は噴射圧力の反作用によ
って加工物と反対方向に押し上げられるが、ハウジング
１２はベース支柱ＩＡのレールｌｂ上にガイドされてい
るので前記反作用力に応じてノズルは移動できる。

エアーシリンダ１４の負荷圧力とノズル１８の噴射圧力
の反作用力によってノズル１８と加工面の距離は一定に
保たれ、加工面には常に均一な圧力が作用する。

前述のようにノズル１８を加工曲面に沿って移動する際
、加工精度を向上するためには加工曲面の各点毎の法線
に対し常に一定角度で加工液を加工曲面に噴射する必要
が生じる。

例えば第５図に示すように加工物３４の加工曲線３４Ａ
における点Ｐ、とＰ、の曲率が変わると点Ｐ、と点Ｐ２
の法線Ｎ、Ｈに対するノズルの噴射角α１　・α２も曲
率に応じて補正する。

第６図は噴射角の補正のためのブロック図を示す。

前述第１図乃至第４図の実施例において、ノズル１８を
トーリック母線１６ａ、に沿って移動する場合、母線１
６ａ１方向に曲率の異なる加工点Ｐ鳳　・Ｐ２が在った
場合に、ブロック３６のＹテ゛−プル位置信号発生手段
からＹ方向の移動量Δｙを検出し、ブロック３８の単位
長さ当り曲率変化分検出手段からＹ方向の単位移動量当
、りの曲率の変化分ΔＡｌ／Δｙを検出し、この各ブロ
ック３６・３８の信号を第５のモータＭ６の駆動回路ｍ
６に入力する。第５のモータＭ、は前述ノズルのケース
２０内に収納されていて、ノズル１８の軸部と歯車連結
し、モータＭ。

の回転に応じてノズル１８の角度を、補正する様に構成
する。

ブロック３６・３８の信号によってモータＭ。

を駆動し、Ｙ方向の単位長さ当りの曲率変化に応じてノ
ズル１８の角度を変える。

これにより第５図の加工点Ｐ１とＰｌの曲率が異なる場
合には各曲率に応じてノズルの角度が変化し法線に対し
常に一定角度を保って加工することができる。

又、ノズルがＸ方向に移動する場合にもＸ方向の移動を
検知する手段のブロック４０と、Ｘ方向の単位長さ当り
曲率変化分ΔＡｘ／ΔＸを検出する手段のブロック４２
の各信号を前記モータＭＳの駆動回路に入力してΔＡ２
／ΔＸに応じてモータＭｓを動かしてノズル１８の角度
を補正する。

（発明の効果） 以上のように本発明に依れば加工物の加工面が曲面の場
合にも噴射液を該曲面に倣って噴射して研削・研磨作業
を行うことができ、更に、ノズルと加工面の距離を常に
一定に保つことができるので噴射圧力を一定とし正確な
研削・研磨を行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例の装置斜視図。 第２図は第１図Ａ−Ａ方向断面図。 第３図は制御装置３０のブロック説明図。 第４図はノズル１８の移動説明図。 第５図は加工面の曲率変化を説明する図。 第６図は回路ブロック図。 ２　−−−−−−　Ｙテーブル、 ４−−−−−−Ｘテーブル、 ６　−−−−−一液槽、 １４　−−−−−一エアーシリンダ、 １８　−−−−−−ノズル、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工物をＸ方向とＹ方向に移動するテーブルに保
   持し、加工物に加工面に加工液を噴射するノズルを加工
   面の法線に対して揺動可能に保持し、 前記テーブルのＸ方向移動に対する法線変化分ΔＮ＿１
   ／ｄｘと、前記テーブルのＹ方向に対する法線変化分Δ
   Ｎ＿２／ｄｙに基づいて前記ノズルの揺動を行うように
   したことを特徴とする液体加工方法。