(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石と、光学素子あるいは型材からなるワークに砥石を当接させながら砥石を回転させる砥石回転手段と、砥石とワークとを相対的に揺動させる揺動手段と、駆動源からの回転力をワークに伝達させる回転力伝達手段と、を有する研削研磨装置において、
前記ワークを保持するワ一ク保持体と、
ワーク保持体の回転中心軸を中心とする円周上に配設された第１の磁石と、
前記駆動源に連結されると共に前記ワ一ク保持体の回転中心軸を支持する支持軸と、
前記第１の磁石に非接触で対向するように前記支持軸上に配設された第２の磁石と、
を具備したことを特徴とする研削研磨装置。
【請求項２】
前記支持軸に固定された磁石保持部材をさらに具備し、
前記第１の磁石は、前記ワーク保持体の上面に配設され、
前記第２の磁石は、前記磁石保持部材の下面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の研削研磨装置。
【請求項３】
前記支持軸に固定された磁石保持部材をさらに具備し、
前記支持軸の先端は、球形部を有しており、前記ワーク保持体の中心軸を支持し、
前記第１の磁石は、前記支持軸の球形部を中心とした前記ワーク保持体の外周面に配設され、
前記第２の磁石は、前記支持軸の球形部を中心とした前記磁石保持部材の内側面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の研削研磨装置。
【請求項４】
前記支持軸の内部に設けた中空部と、
前記ワーク保持体に固定され、その先端が前記磁石保持部材に接触した密閉部材と、
前記ワ一ク保持体に設けた連通孔と、を有し、
前記支持軸、磁石保持部材、密閉部材、ワーク保持体およびワークによって密閉空間を形成したことを特徴とする請求項３に記載の研削研磨装置。
【請求項５】
前記ワ一クが貼り付けられる貼付皿をさらに具備し、
前記ワーク保持体は、略カップ形状を有し、前記貼付皿の開口部に挿入され、前記貼付皿を介して前記ワークを保持することを特徴とする請求項３に記載の研削研磨装置。
【請求項６】
前記ワ一クが貼り付けられる貼付皿をさらに具備し、
前記ワーク保持体は、略カップ形状を有し、前記貼付皿の開口部に挿入され、前記貼付皿を介して前記ワークを保持し、
前記第１の磁石は、前記ワーク保持体の内周面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の研削研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、結晶材料、セラミック等からなるレンズ、プリズム、ミラー等の光学素子あるいは成形を行う型材などのワークを研削研磨する研削研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は特開平７−１３１１号公報に記載された従来の研削研磨装置の正面図、図１６はその左側面図である。この研削研磨装置は、レンズを加工するものである。
【０００３】
研削研磨装置の研磨軸の上軸２１１は加圧機構（図示省略）を有して上下動可能であり、ネジ２１２により取付具２１３を介してステー２１４が固定されている。ステー２１４の下端部には、横コ字状の第１揺動部材２１５が、その中心軸線を揺動中心として図１５の矢印ａ方向に揺動できるように軸受２１６を介して支軸２１７により支承されている。支軸２１７はステー２１４に嵌着された受け部材２１８に嵌合すると共に、ステー２１４に対して第１揺動部材２１５の反対側からナット２１９によって締め付けされることによってステー２１４に取り付けられている。
【０００４】
第１揺動部材２１５の両先端側には、縦コ字状の第２揺動部材２２０の両先端部がそれぞれ支軸２２１により取り付けられている。この第２揺動部材２２０は支軸２２１を揺動中心として図１６の矢印ｂ方向に揺動するようになっている。以上の支軸２１７、２２１の各軸線はＯ点で交わっており、従って第１揺動部材２１５および第２揺動部材２２０はＯ点を揺動中心として矢印ａおよびｂ方向に揺動するようになっている。
【０００５】
第２揺動部材２２０の中央には、軸受２２４を介して被加工物であるレンズ２０１の保持体２０２が回転可能に支持されている。保持体２０２は軸受２２４に支持される軸部２０２ａと、その下部に一体的に形成され、その内部でレンズ２０１を吸引保持する逆カップ状部２０２ｂとから構成されている。軸部２０２ａの中心には、逆カップ状部２０２ｂの中心に連通し、且つ底面に開口した中空部２０４が貫通している。逆カップ状部２０２ｂの底面に設けられた溝部には、Ｏリング２０３が取り付けられ、レンズ２０１の裏面を支持すると共に、中空部２０４を介してレンズ２０１を吸引保持する際の気密性を確保している。
【０００６】
上記取付具２１３にはプーリ軸２３０が螺合しており、このプーリ軸２３０と上軸２１１とが連結している。取付具２１３とプーリ軸２３０との間にはシール２３１が設けられている。プーリ軸２３０には、軸受２３２を介してプーリ２３３が回転可能に取り付けられている。また、プーリ軸２３０とプーリ２３３の間にはシール２３４が配置されている。
【０００７】
プーリ２３３の下端部と保持体２０２の軸部２０２ａの上端部は、継手２３５によって連結され、プーリ２３３の回転を保持体２０２に伝達するようになっている。プーリ２３３は、ベルト２３６、プーリ２３７を介してモータ２３８と連結されており、モータ２３８を駆動することにより保持体２０２が回転する。
【０００８】
一方、保持体２０２に保持されているレンズ２０１に対向して、図示しないモータおよび揺動機構によって回転運動およびレンズ２０１の曲率中心を支点として球心揺動運動する砥石２２９が配設されている。
【０００９】
このような構造による研磨加工は、まず、レンズ２０１を中空孔２０４により吸引し、保持体２０２の下端の逆カップ状部２０２ｂ内でレンズ２０１の裏面をＯリング２０３に当接させて保持する。次に、上軸２１１を下降させてレンズ２０１の加工面を砥石２２９に当接させる。
【００１０】
そして、レンズ２０１の吸引を解除した後、レンズ２０１と砥石２２９との間に加工液を供給しながら、モータ２３８により、プーリ２３７、ベルト２３６、プーリ２３３、継手２３５および保持体２０２を介してレンズ２０１を回転させると共に、砥石２２９を回転させながら揺動運動を与えてレンズ２０１の加工を開始する。この加工では、レンズ２０１は砥石２２９より充分小さい回転数で回転させる。加工を終了する際には、中空孔２０４によりレンズ２０１を吸引し、上軸２１１を上昇させてレンズ２０１を砥石２２９から離反させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来の研削研磨装置では、砥石２２９の加工面の回転軸に対する偏心および砥石２２９を研磨機に固定するときに発生する球心位置のズレ、砥石２２９の摩耗による球心位置のズレなどにレンズ２０１が追従するために、第１揺動部材２１５および第２揺動部材２２０がそれぞれ支軸２１７、支軸２２１を支点として傾斜しようとする。しかしながら、モータ２３８の回転をレンズ２０１に伝達するための継手２３５が第２揺動部材２２０に配設されているため、第１揺動部材２１５および第２揺動部材２２０は継手２３５の自由度以上の傾斜ができない。また継手２３５の自由度内の傾斜に対しては、継手２３５を変形させるための力量が必要であり、このためレンズ２０１の砥石２２９への追従性が低下している。
【００１２】
従って、レンズ２０１が砥石２２９に追従することができなくなり、レンズ２０１と砥石２２９との間に非接触部分が存在して加工荷重が不均一になったり、振動が発生している。このため、レンズ２０１の表面粗さおよび面精度が悪化する問題点がある。
【００１３】
さらに第１揺動部材２１５あるいは第２揺動部材２２０が砥石２２９に追従するために傾斜するが、このとき、第２揺動部材２２０の重量により慣性モーメントが作用し、傾斜する方向よりも戻る方向に移動することが困難となり、レンズ２０１の砥石２２９への追従性が悪くなり、面精度が悪化する問題点がある。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、砥石の加工面の振れにワークが追従してワーク保持体の揺動の自由度を確保でき、しかもワーク保持体の重量をキャンセルしてワークの砥石への追従性を良好にでき、これにより、良好な表面粗さおよび面精度でワークを加工することが可能な研削研磨装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、砥石と、光学素子あるいは型材からなるワークに砥石を当接させながら砥石を回転させる砥石回転手段と、砥石とワークとを相対的に揺動させる揺動手段と、駆動源からの回転力をワークに伝達させる回転力伝達手段と、を有する研削研磨装置において、前記ワークを保持するワ一ク保持体と、ワーク保持体の回転中心軸を中心とする円周上に配設された第１の磁石と、前記駆動源に連結されると共に前記ワ一ク保持体の回転中心軸を支持する支持軸と、前記第１の磁石に非接触で対向するように前記支持軸上に配設された第２の磁石と、を具備したことを特徴とする。
【００２０】
この発明では、ワークを砥石に当接させて砥石を回転させると共に、ワークと砥石を相対的に揺動させ、駆動源に連結された支持軸を介して第２の磁石を回転させる。このとき、ワークを保持するワーク保持体の回転中心軸を支持軸が支持すると共に、第２の磁石と第２の磁石に対して非接触状態で近接したワーク保持体の第１の磁石との間の磁力によって、駆動源の回転力がワーク保持体に伝達されるため、ワーク保持体が磁石の回転に連動して回転し、これによりワークも回転する。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記支持軸に固定された磁石保持部材をさらに具備し、前記第１の磁石は、前記ワーク保持体の上面に配設され、前記第２の磁石は、前記磁石保持部材の下面に配設されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明では、ワークを砥石に当接させて砥石を回転させると共に、ワークと砥石を相対的に揺動させ、駆動源に連結された支持軸を回転させ、さらに支持軸に固定された磁石保持部材を介して第２の磁石を回転させる。このとき、ワークを保持するワーク保持体の回転中心軸を支持軸が支持すると共に、第２の磁石と第２の磁石に対して非接触状態で近接したワーク保持体の第１の磁石との間の磁力によって駆動源の回転力がワーク保持体に伝達されるため、ワーク保持体が磁石の回転に連動して回転し、ワークも回転する。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記支持軸に固定された磁石保持部材をさらに具備し、前記支持軸の先端は、球形部を有しており、前記ワーク保持体の中心軸を支持し、前記第１の磁石は、前記支持軸の球形部を中心とした前記ワーク保持体の外周面に配設され、前記第２の磁石は、前記支持軸の球形部を中心とした前記磁石保持部材の内側面に配設されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明では、ワークを砥石に当接させて磁石を回転させると共に、ワークと砥石を相対的に揺動させ、駆動源に連結された支持軸を回転させ、さらに支持軸に固定された磁石保持部材を介して第２の磁石を回転させる。このとき、ワークを保持するワーク保持体の回転中心軸を支持軸が支持すると共に、第２の磁石と第２の磁石に対して非接触状態で近接したワーク保持体の第１の磁石との間の磁力によって駆動源の回転力がワーク保持体に伝達されるため、ワーク保持体が磁石の回転に連動して回転し、ワークも回転する。また、この発明では、第１の磁石及び第２の磁石は、支持軸の先端部の球形部の曲率中心を同一の支点として傾斜するため、第１の磁石及び第２の磁石が干渉することがない。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記支持軸の内部に設けた中空部と、前記ワーク保持体に固定され、その先端が前記磁石保持部材に接触した密閉部材と、前記ワ一ク保持体に設けた連通孔と、を有し、前記支持軸、磁石保持部材、密閉部材、ワーク保持体およびワークによって密閉空間を形成したことを特徴とする。
【００２６】
この発明では、請求項３と同様な作用が得られると共に、密閉空間、中空部を通じてエアーを吸引することにより、ワークをワーク保持体に保持したままでワークを砥石に当接させる。加工中は、ワーク保持体が傾斜しても密閉部材が磁石保持部材の球形部と常に接触して密閉状態を確保する。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記ワ一クが貼り付けられる貼付皿をさらに具備し、前記ワーク保持体は、略カップ形状を有し、前記貼付皿の開口部に挿入され、前記貼付皿を介して前記ワークを保持することを特徴とする。
【００２８】
この発明では、貼付皿に貼り付けられたワークを砥石に当接させて砥石を回転させると共に、ワークと砥石とを相対的に揺動させ、駆動源に連結された支持軸を回転させ、さらに支持軸に固定された磁石保持部材を介して第２の磁石を回転させる。このとき、貼付皿を保持する略カップ形状のワーク保持体の回転中心軸を支持軸が支持すると共に、第２の磁石と、第２の磁石に対して非接触状態で近接したワーク保持体の第１の磁石との間の磁力によって駆動源の回転力がワーク保持体に伝達されるため、ワーク保持体が磁石の回転に連動して回転し、ワークも回転する。
【００２９】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記ワ一クが貼り付けられる貼付皿をさらに具備し、前記ワーク保持体は、略カップ形状を有し、前記貼付皿の開口部に挿入され、前記貼付皿を介して前記ワークを保持し、前記第１の磁石は、前記ワーク保持体の内周面に配設されていることを特徴とする。
【００３０】
この発明では、貼付皿に貼り付けられたワークを磁石に当接させて磁石を回転させると共に、ワークと砥石とを相対的に揺動させ、駆動源に連結された支持軸を介して支持軸の外周面に取り付けられた第２の磁石を回転する。このとき、貼付皿を保持する略カップ形状のワーク保持体の回転中心軸を支持軸が支持すると共に、第２の磁石と第２の磁石に対して非接触状態で近接したワーク保持体の内周面の第１の磁石との間の磁力によって駆動源の回転力がワーク保持体に伝達されるため、ワーク保持体が磁石の回転に連動して回転し、ワークも回転する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の要素は同一の符号を付して対応させてある。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の研削研磨装置の一部を断面にした正面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は要部を示す図２のＹ−Ｙ線断面図である。
【００３５】
図１に示すように、加工面１ａが平面形状となっているワーク１に対向して、研削研磨用の砥石２が配設されている。ワーク１はガラス、結晶材料、セラミック等の光学素子あるいは成形型材などからなっている。砥石２は図示省略した回転自在な砥石軸に固定されている。ワーク１の加工面１ａと反対側の保持面１ｂはＯリング１７（あるいは、保持面１ｂの全面を受けるためのシリコン、ポリウレタン等のシート）を介して、ワーク保持体３の開口部３ａの内周面により保持されている。また、ワーク保持体３の上面３ｂの回転中心軸上に設けた凹部には、支持軸４の先端部に設けた球形部４ａが嵌合している。
【００３６】
支持軸４はベアリング６を介してアーム部材５に回転自在に保持されている。なお、２個のベアリング６の間には、スペーサ７、８が配設されている。支持軸４の上端部は軸継手９を介して、回転のための駆動源であるモータ１０に連結されている。モータ１０はアーム部材５に固定されている。
【００３７】
アーム部材５はテーブル１３に固定されており、テーブル１３は研削研磨装置本体のワーク軸部１１に固定されたレールガイド１２に上下動自在に保持されている。また、アーム部材５の上端部は図示省略したエアーシリンダーに連結されることにより加圧機構を有している。
【００３８】
ワーク保持体３の上面３ｂに対向し、且つ非接触状態で磁石保持部材１４が配設されている。磁石保持部材１４には支持軸４が挿入されており、側面からの止めネジ１８により支持軸４に固定されている。図２に示すように、磁石保持部材１４の下面１４ａには、第２の磁石としての磁石１５が円周上に等間隔に４個埋設されている。さらに、図３に示すように、ワーク保持体３の上面３ｂには、第１の磁石としての磁石１６が円周上に等間隔に４個埋設されている。
【００３９】
この実施の形態では、磁石保持部材１４に埋設された磁石１５とワーク保持体３に埋設された磁石１６とは、互いに反発する同極同士が対向している。このため、図２に示すように、それぞれの磁石１６は隣接する２個の磁石１５の中間に、非接触状態で位置するようになる。
【００４０】
加工に際しては、図示省略した砥石軸部が回転運動を行うと共に、左右に直進揺動または遊星揺動する。また、ワーク１と砥石２には、図示省略した研削液、あるいは研磨液が供給される。
【００４１】
上記構成による精研削、研磨加工では、まずワーク１をワーク保持体３の開口部３ａに挿入し、加工面１ａを砥石２に当接させる。そして、図示省略したアーム部材５の加圧機構を駆動することにより、支持軸４の先端部の球形部４ａがワーク保持体３の上面３ｂの回転中心軸上に設けた凹部に嵌合し、ワーク保持体３及びＯリング１７を介してワーク１が砥石２に対し加圧される。
【００４２】
ワーク１と砥石２との間に図示省略した研削液または研磨液を供給しながら、砥石２を回転させると共に、直進揺動または遊星揺動させる。これと同時に、モータ１０を回転させることにより、軸継手９を介して支持軸４および磁石保持部材１４が回転する。磁石保持部材１４の円周上に埋設された磁石１５は、ワーク保持体３に埋設された磁石１６と反発しているので、磁石１５が回転すると、それに連動して磁石１６が埋設されているワーク保持体３、さらにワーク１が回転する。
【００４３】
加工中におけるワーク保持体３の回転数の設定について説明する。通常加工では砥石２の回転により、砥石２とワーク１との摩擦力によってワーク１が従属回転する。このワーク１の従属回転の回転数は砥石２の回転数の０．７〜０．９８倍であるため、ワーク保持体３の回転数は砥石２の回転と同一方向に砥石２の回転数の０．７〜０．９８倍に設定することが好ましい。ただし、加工速度を向上させるときは、砥石２の回転数の０．１〜０．７倍に設定する。また、さらに加工速度を向上させるときは、砥石２と逆方向に回転させる。
【００４４】
加工中は、砥石２の加工面２ａの回転および揺動で発生する振れに、ワーク１が追従するためにワーク保持体３が傾斜しようとする。このとき、本実施の形態によれば、モータ１０からの回転力はワーク保持体３に対して非接触で磁石１５、１６により伝達されており、ワーク保持体３は支持軸４先端の球形部４ａで支持されているため、ワーク保持体３の傾斜が規制されることはない。このため、ワーク１は砥石の振れに対して良好に追従することができる。
【００４５】
このような実施の形態によれば、強制的にワーク１を回転させるため、通常加工で発生するような従属回転不良による面精度の悪化などの問題はない。また、ワーク保持体３が揺動する自由度を維持したまま、ワーク１を回転させることができるため、ワーク１の砥石２への追従性が良好となり、表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。
【００４６】
図４はこの実施の形態の変形々態であり、磁石保持部材１４の部分上面図を示す。この形態では、磁石保持部材１４に埋設された磁石１５が磁石保持部材１４の半径方向に長い略長円形状となっている。これにより、加工中において、ワーク保持体３の傾斜が大きいときでも、ワーク保持体３に埋設された磁石１６との反発力を損なうことなく、モータ１０の回転をワーク保持体３に伝えることができる。
【００４７】
図５は別の変形々態における磁石保持部材１４の部分上面図である。この形態では、磁石保持部材１４に埋設された小径の円柱形状の磁石１５が磁石保持部材１４の半径方向に複数個配設されている。これにより、加工中において、ワーク保持体３の傾斜が大きいときでも、ワーク保持体３に埋設された磁石１６との反発力を損なうことなく、モータ１０の回転をワーク保持体３に伝えることができる。
【００４８】
さらに、図４及び図５に示した磁石保持部材１４の磁石１５の変形々態においては、磁石１５ではなく、ワーク保持体３に埋設された磁石１６に対して行っても同様な効果が得られる。
【００４９】
また、この実施の形態では、磁石１５と磁石１６とを反発状態で対向させているが、磁石保持部材１４に固着された各形状の磁石１５とワーク保持体３に埋設された磁石１６を引き合う同極になるように対向させても良い。この場合には、反発する場合より回転伝達力は若干低下するが、その分だけ、磁石を大きくすることにより同様な効果が得られる。
【００５０】
（実施の形態２）
図６〜図８は実施の形態２を示し、図６は研削研磨装置の一部を断面にした正面図、図７は図６のＸ−Ｘ線断面図、図８は図６の要部である図７のＹ−Ｙ線断面図である。
【００５１】
図６に示すように、加工面１ａが球面の凹形状を有するワーク１に対向して、研削研磨用の球面形状の砥石２が配設されている。砥石２は図示省略した回転自在な砥石軸に固定されている。ワーク１の加工面１ａと反対側の保持面１ｂはＯリング１７を介してワーク保持体３の開口部３ａの内周面により保持されている。ワーク保持体３の上面３ｂの回転中心軸上に設けた凹部は、支持軸４の先端部に設けた球形部４ａに嵌合されている。また、ワーク保持体３の外周面３ｃは支持軸４の球形部４ａの中心を中心とした球面形状に形成されている。
【００５２】
支持軸４はベアリング６を介してアーム部材５に回転自在に保持されている。なお、２個のベアリング６の間には、スペーサ７、８が配設されている。支持軸４の上端部は軸継手９を介して、回転のための駆動源であるモータ１０に連結されている。モータ１０はアーム部材５に固定されている。
【００５３】
アーム部材５はテーブル１３に固定されており、テーブル１３は研削研磨装置本体のワーク軸部１１に固定されたレールガイド１２に上下動自在に保持されている。また、アーム部材５の上端部は図示省略したエアーシリンダーに連結されており、これにより加圧機構を有している。
【００５４】
ワーク保持体３の上側には、非接触状態で磁石保持部材１４が配設されている。磁石保持部材１４には支持軸４が挿入されており、側面からの止めネジ１８により支持軸４に固定されている。磁石保持部材１４の開口部１４ａの先端内側面には、第２の磁石としての平板状の磁石１９が円周上に等間隔に複数個埋設されている。各々の磁石１９はその中心における法線が支持軸４の先端部に設けた球形部４ａの中心を通るように配設面３ｂに対向し、且つ非接触状態で磁石保持部材１４が配設されている。
【００５５】
図７および図８に示すように、ワーク保持体３の外周面３ｃには、第１の磁石としての磁石２０が円周上に等間隔に埋設されている。磁石２０は上述した磁石１９と同数となっている。この実施の形態では、磁石保持部材１４に埋設された磁石１９とワーク保持体３に埋設された磁石２０とは、互いに反発する同極同士が対向している。このため、図７に示すように、それぞれの磁石１９は隣接する２個の磁石２０の中間に非接触で位置するようになる。
【００５６】
加工に際しては、図６に示すように図示省略した砥石軸部が回転運動を行うと共に、ワーク１の加工面１ａの曲率中心Ｏを支点として、傾斜した角度αを中心角として、左右に角度βで揺動する球心揺動運動を行う。また、ワーク１と砥石２には、図示省略した研削液または研磨液が供給される。
【００５７】
この構成による精研削、研磨加工では、まずワーク１をワーク保持体３の開口部３ａに挿入し、加工面１ａを砥石２に当接させる。図示省略したアーム部材５の加圧機構を駆動することにより、支持軸４の先端部の球形部４ａがワーク保持体３の上面３ｂの回転中心軸上に設けた凹部に嵌合し、ワーク保持体３、Ｏリング１７を介してワーク１が砥石２に対し加圧される。
【００５８】
ワーク１と砥石２との間に研削液または研磨液を供給しながら、砥石２を回転させると共に球心揺動運動させる。それと同時に、モータ１０を回転させることにより、軸継手９を介して支持軸４および磁石保持部材１４が回転する。磁石保持部材１４の開口部１４ａの先端側内側面に埋設された磁石１９は、ワーク保持体３の外周面に埋設された磁石２０とは反発しあっているため、磁石１９が回転すると、それに連動して磁石２０が埋設されているワーク保持体３さらにはワーク１が回転する。
【００５９】
加工中は、砥石２の偏心および砥石２を研削研磨装置に固定するときに発生する球心位置のズレ、砥石２の摩耗による球心位置のズレなどにワーク１が追従するためにワーク保持体３が傾斜しようとする。このとき、本実施の形態によれば、モータ１０からの回転力はワーク保持体３に対して非接触で磁石１９、２０により伝達されており、ワーク保持体３は支持軸４先端の球形部４ａで支持されているため、ワーク保持体３の傾斜が規制されることはない。また、磁石１９、２０は、それぞれ磁石保持部材１４およびワーク保持体３に保持されながら、支持軸４の先端部の球形部４ａの曲率中心を支点として傾斜するため、磁石１９、２０が干渉することはない。このため、ワーク１は砥石２の偏心やズレに対して良好に追従することができる。
【００６０】
このような実施の形態によれば、球面形状のワーク１に対しても実施の形態１と同様な効果が得られる。また、ワーク保持体３の外周面３ｃと磁石保持部材１４の開口部１４ａとが干渉する限界位置まで、ワーク保持体３が大きく傾斜することができるため、球心揺動運動以外のワーク軸部の直進揺動運動および遊星揺動運動を行う研削研磨装置にも対応することができる。
【００６１】
（実施の形態３）
図９〜図１１は本発明の実施の形態３を示し、図９は研削研磨装置の一部を断面にした正面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図、図１１は要部である図１０のＹ−Ｙ線断面図である。
【００６２】
図９に示すように、加工面１ａが球面の凸形状を有するワーク１に対向して、研削研磨用の球面形状の砥石２が配設されている。砥石２は図示省略した回転自在な砥石軸に固定されている。ワーク１における加工面１ａと反対側の保持面１ｂはＯリング１７を介してワーク保持体３の開口部３ａの内周面により保持されている。ワーク保持体３の上面３ｂの回転中心軸上に設けた凹部には、支持軸４の先端部に設けた球形部４ａが嵌合している。
【００６３】
ワーク保持体３の外周面３ｃは、支持軸４の先端部の球形部４ａを中心とする球面の一部を形成している。また、ワーク保持体３の上面３ｂの中輪帯に設けられた突起部３ｄには、Ｖリング、Ｏリング、シリコンチューブ、ウレタンチューブ等からなる密閉部材２３が固定されている。さらに、ワーク保持体３の突起部３ｄより中央寄りには開口部３ａに連通した連通孔３ｅが設けられている。
【００６４】
支持軸４はベアリング６を介してアーム部材５に回転自在に保持されている。なお、２個のベアリング６の間には、スペーサ７、８が配設されている。支持軸４の中心部には軸方向の中空部４ｂが形成されており、支持軸４の先端部には中空部４ｂと連通した横孔４ｃが穿設されている。
【００６５】
また、支持軸４の上端部には図示省略したロータリジョイントが配設され、図示しないエアーの吸引排出ユニットに連結されている。さらに、支持軸４の上方にはプーリ２４が固定され、ベルト２６を介して回転のための駆動源であるモータ１０のプーリ２５に連結されている。モータ１０はアーム部材５に固定されている。
【００６６】
アーム部材５はテーブル１３に固定されており、テーブル１３は研削研磨装置本体のワーク軸部１１に固定されたレールガイド１２に上下動自在に保持されている。また、アーム部材５の上端部は図示省略したエアーシリンダーに連結されることにより、加圧機構を有している。
【００６７】
ワーク保持体３の上側には、磁石保持部材１４が配設されている。磁石保持部材１４には支持軸４が挿入されており、側面からの止めネジ１８により支持軸４に固定されている。磁石保持部材１４の開口部１４ａの内側面には、第２の磁石としての磁石２１が円周上に等間隔に複数個埋設されている。磁石２１における開口部１４ａ側の表面は、支持軸４の先端部の球形部４ａの曲率中心を中心とした球面形状に形成されている。
【００６８】
さらに、磁石保持部材１４の開口部１４ａの内側面のうち磁石２１が埋設された部分よりも上側部分は、支持軸４の先端部の球形部４ａの曲率中心を中心とした球面形状に形成された球面部１４ｂを有している。この球面部１４ｂには、密閉部材２３の先端が接触し、磁石保持部材１４の開口部１４ａから外にエアーが漏れないように密閉されている。また、磁石保持部材１４の先端には、ワーク保持体３の外周面３ｃより小径の内径を有するリング形状の押さえピース２７が固定されており、ワーク保持体３が落下するのを防止するためのストッパーとなっている。
【００６９】
図１０および図１１に示すように、ワーク保持体３の外周面３ｃには、第１の磁石としての磁石２２が円周上に等間隔に埋設されている。この磁石２２は磁石２１と同数となっている。この実施の形態では、磁石保持部材１４に埋設された磁石２１とワーク保持体３に埋設された磁石２２とは互いに反発する同極同士が対向するように配置されている。このため、図１０に示すように、それぞれの磁石２１は隣接する２個の磁石２２の中間に非接触で位置するようになる。
【００７０】
加工に際しては、図９に示すように図示省略した砥石軸部が回転運動を行うと共に、ワーク１の加工面１ａの曲率中心Ｏを支点として、傾斜した角度αを中心角として左右に角度βで揺動する球心揺動運動を行う。また、ワーク１と砥石２には、図示省略した研削液または研磨液が供給される。
【００７１】
この構成による精研削、研磨加工では、まずワーク１をワーク保持体３の開口部３ａに挿入し、図示省略したエアーの吸引排出ユニットによりエアーを吸引する。支持軸４の中空部４ｂ、横孔４ｃおよび磁石保持部材１４の開口部１４ａからなる空間は密閉部材２３により密閉されているので、ワーク保持体３の連通孔３ｅを通じてワーク保持体３の開口部３ａのワーク１より上部空間は負の圧力となり、ワーク１が吸引されてワーク保持体３に保持される。
【００７２】
次に、ワーク軸部１１を降下させると共に、図示省略したアーム部材５の加圧機構を駆動することにより、ワーク保持体３およびワーク１が加圧され、ワーク１が砥石２に当接される。この時点で図示省略したエアー供給排出ユニットの吸引を停止する。
【００７３】
ワーク１と砥石２との間に図示省略した研削液または研磨液を供給しながら砥石２を回転させると共に球心揺動運動させる。それと同時に、モータ１０を回転させることにより、プーリ２５、ベルト２６、プーリ２４を介して支持軸４および磁石保持部材１４が回転する。磁石保持部材１４に埋設された磁石２１は、ワーク保持体３に埋設された磁石２２とは反発しているため、磁石２１が回転すると、それに連動して磁石２２が埋設されているワーク保持体３さらにはワーク１が回転する。
【００７４】
加工中は、砥石２の偏心および砥石２を研削研磨装置に固定するときに発生する球心位置のズレ、砥石２の摩耗による球心位置のズレなどにワーク１が追従するためにワーク保持体３が傾斜しようとする。このとき、本実施の形態によれば、モータ１０からの回転力がワーク保持体３に対して非接触で磁石２１、２２により伝達されていると共に、ワーク保持体３に固定された密閉部材２３は、磁石保持部材１４の球形部１４ｂと常に弱い力で接触している。このため、ワーク保持体３の傾斜が規制されることはない。また、磁石２１、２２はそれぞれ磁石保持部材１４およびワーク保持体３に保持されながら支持軸４の先端部の球形部４ａの曲率中心を支点として傾斜する。このため、磁石２１、２２が干渉することはない。これらによって、ワーク１は砥石２の偏心やズレに対して良好に追従することができる。
【００７５】
加工を終了するときは、図示しないエアー供給排出ユニットを作動させ、ワーク１を吸引する。砥石２を回転させたまま、あるいは停止した状態で、ワーク１を砥石２から離脱させるためにワーク軸部１１を上昇させ、あるいは図示省略したアーム部材５の加圧機構を停止し、支持軸４を上昇させる。そして、ワーク１が砥石２から完全に離脱した時点で、モータ１０の回転を停止する。これにより、ワーク１が砥石２から離脱する瞬間に、ワーク１への傷の発生および切り屑、研磨剤、砥石２のボンド剤、砥粒等のワーク１に対する付着を防止することができる。
【００７６】
このような実施の形態によれば、ワーク１の吸引機構を有する研削研磨装置においても実施の形態２と同様な効果が得られる。
【００７７】
（実施の形態４）
図１２は本発明の実施の形態４を示し、研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【００７８】
図１２において、加工面１ａが球面の凹形状を有するワーク１に対向して、研削研磨用の球面形状の砥石２が配設されている。砥石２は図示省略した回転自在な砥石軸に固定されている。ワーク１における加工面１ａの反対面は、熱可塑性樹脂等により貼付皿３０に貼り付けられている。貼付皿３０の材質は磁性体である。
【００７９】
貼付皿３０の上部の開口部３０ａには、略カップ形状のワーク保持体３１がその開口部３１ａを上に向けて挿入されている。ワーク保持体３１の底部には、貼付皿３０を磁力により保持するための磁石３３が埋設されている。また、ワーク保持体３１の開口部３１ａの回転中心軸上には凹部があり、支持軸４の先端部に設けた球形部に当接されている。
【００８０】
ワーク保持体３１の内側面上部にはネジが切られており、保持体押さえ部材３２が螺合によって取り付けられている。保持体押さえ部材３２の上面３２ａには第１の磁石として磁石２９が埋設されている。この上面３２ａは支持軸４の先端部に設けた球形部の曲率中心を中心とした球面形状に形成されている。
【００８１】
支持軸４には、先端部に設けた球形部の上部位置にＯリング３４が固定されている。このＯリング３４はワーク保持体３１が降下したときに、保持体押さえ部材３２の下端と当接してワーク保持体３１が落下するのを防止している。また、支持軸４はベアリング６を介してアーム部材５に回転自在に保持されている。なお、２個のベアリング６の間には、スペーサ７、８が配設されている。支持軸４の上端部は軸継手９を介して、回転のための駆動源であるモータ１０に連結されている。モータ１０はアーム部材５に固定されている。
【００８２】
アーム部材５はテーブル１３に固定されており、テーブル１３は研削研磨装置本体のワーク軸部１１に固定されたレールガイド１２に上下動自在に保持されている。また、アーム部材５の上端部は図示省略したエアーシリンダーに連結されることにより、加圧機構を有している。
【００８３】
保持体押さえ部材３２の上側には非接触状態で、磁石保持部材１４が配設されている。磁石保持部材１４には支持軸４が挿入されており、側面からの止めネジ１８により支持軸４に固定されている。磁石保持部材１４の下面１４ｃには、第２の磁石として磁石２８が埋設されている。この磁石２８の磁石２９に対向する面は、支持軸４の先端部に設けた球形部の曲率中心を中心とした球面形状に形成されている。
【００８４】
この実施の形態では、磁石保持部材１４に埋設された磁石２８と保持体押さえ部材３２に埋設された磁石２９とは、互いに引き合う異極同士が対向するように配置されている。
【００８５】
加工に際しては、図示省略した砥石軸部が回転運動を行うと共に、ワーク１の加工面１ａの曲率中心Ｏを支点として、傾斜した角度αを中心角として、左右に角度βで揺動する球心揺動運動を行う。また、ワーク１と砥石２には、図示省略した研削液または研磨液が供給される。
【００８６】
上記構成による精研削・研磨加工では、まずワーク１を貼り付けた貼付皿３０の開口部３０ａにワーク保持体３１を挿入する。このとき、貼付皿３０が磁性体のためワーク保持体３１に埋設された磁石３３の磁力により保持される。
【００８７】
次に、ワーク軸部１１を降下させると共に、図示省略したアーム部材５の加圧機構を駆動することにより支持軸４の先端部の球形部、ワーク保持体３１、貼付皿３０を介してワーク１が加圧されワーク１が砥石２に当接される。その後、ワーク１と砥石２との間に研削液または研磨液を供給しながら砥石２を回転させると共に、球心揺動運動させる。それと同時にモータ１０を回転させることにより、軸継手９を介して支持軸４および磁石保持部材１４が回転する。
【００８８】
磁石保持部材１４の下面１４ｃに埋設された磁石２８は、保持体押さえ部材３２に埋設された磁石２９と引き合うようになっているため、磁石２８が回転すると、それに連動して磁石２９が埋設されている保持体押さえ部材３２、ワーク保持体３１および貼付皿３０に貼り付けられたワーク１が回転する。
【００８９】
加工中は、砥石２の偏心および砥石２を研削研磨装置に固定するときに発生する球心位置のズレ、砥石２の摩耗による球心位置のズレなどにワーク１が追従するためにワーク保持体３１が傾斜しようとする。このとき、本実施の形態によれば、モータ１０からの回転力がワーク保持体３１に対して非接触で磁石２８、２９により伝達されているため、ワーク保持体３１および貼付皿３０の傾斜が規制されることはない。また磁石２８、２９は、それぞれ磁石保持部材１４および保持体押さえ部材３２に保持されながら、支持軸４の先端部の球形部の曲率中心を支点として傾斜するため、磁石２８、２９が干渉することはない。これらにより、ワーク１は砥石２の偏心やズレに対して良好に追従することができる。
【００９０】
また、従来技術では傾斜する部材（第２揺動部材２２０）の重量により慣性モーメントが働き、傾斜する方向よりも戻る方向に移動することが困難であったが、この実施の形態では回転力を伝達するための磁石２８、２９が引き合っているため、ワーク１、貼付皿３０、ワーク保持体３１、保持体押さえ部材３２、磁石２９等の重量が見かけ上減り、慣性モーメントを軽減することができる。このためワーク１の砥石２への追従性がさらに良好になる。
【００９１】
このような実施の形態によれば、ワーク１を貼付皿３０に貼り付ける研削研磨装置に関しても実施の形態１と同様な効果が得られる。また、磁石２８と磁石２９を互いに引き合う構成とすることにより、ワーク１の砥石２への追従性をさらに高めることができる。
【００９２】
なお、磁石保持部材１４に埋設された磁石２８と保持体押さえ部材３２に埋設された磁石２９を互いに反発しあう同極同士が対向するように配置することも可能であり、この場合でも、磁石保持部材１４を磁性体とすることにより、保持体押さえ部材３２に埋設された磁石２９と引き合うため、ワーク１等の重量をキャンセルすることができ、上述した実施の形態と同様な効果が得られる。
【００９３】
（実施の形態５）
図１３及び図１４は本発明の実施の形態５を示し、図１３は研削研磨装置の一部を断面にした正面図、図１４は図１３のＸ−Ｘ線面図である。
【００９４】
この実施の形態では、図１３に示すように、実施の形態４における磁石保持部材１４、磁石２８、２９を廃止している。また、保持体押さえ部材３２の内側面に第１の磁石としての円弧形状の磁石３５を埋設し、且つ支持軸４における磁石３５と対向する位置に第２の磁石としての円弧形状の磁石３６を設けている。その他の構成は実施の形態４と同様である。
【００９５】
この実施の形態による精研削・研磨加工では、まずワーク１を貼り付けた貼付皿３０の開口部３０ａにワーク保持体３１を挿入する。このとき、貼付皿３０が磁性体のため、ワーク保持体３１に埋設された磁石３３により保持される。次に、ワーク軸部１１を降下させると共に、図示省略したアーム部材５の加圧機構を駆動することにより支持軸４の先端部の球形部、ワーク保持体３１、貼付皿３０を介してワーク１が加圧されワーク１が砥石２に当接される。その後、ワーク１と砥石２との間に図示省略した研削液または研磨液を供給しながら砥石２を回転させると共に、球心揺動運動させる。それと同時にモータ１０を回転させることにより、軸継手９を介して支持軸４を回転する。
【００９６】
この実施の形態では、図１４に示すように、支持軸４に埋設された磁石３６と保持体押さえ部材３２に埋設された磁石３５とは、共に円周方向に４分割された円弧形状をなして交互に配設されており、それぞれＮ極とＳ極に着磁されているため、互いに引き合うようになっている。このため、磁石３６が回転すると、それに連動して磁石３５が埋設されている保持体押さえ部材３２、ワーク保持体３１および貼付皿３０に貼り付けられたワーク１が回転する。
【００９７】
加工中は、砥石２の偏心および砥石２を研削研磨装置に固定するときに発生する球心位置のズレ、砥石２の摩耗による球心位置のズレなどにワーク１が追従するためにワーク保持体３１が傾斜しようとする。このとき、本実施の形態によれば、モータ１０からの回転力がワーク保持体３１に対して非接触で磁石３５、３６により伝達されているので、ワーク保持体３１および貼付皿３０の傾斜が規制されることはない。このため、ワーク１は砥石２の偏心やズレに対して良好に追従することができる。
【００９８】
このような実施の形態によれば、実施の形態４と同様な効果が得られると共に、磁石保持部材１４を廃止したことにより、ワーク１の回転伝達に要する機構の軽量化が可能となり、ワーク１の砥石２に対する追従性が向上する。
【００９９】
なお、砥石２の回転に対して、ワーク１の回転数の比率を大きくする場合にはワーク保持体３１による貼付皿３０の保持を磁石３３の磁力によらずネジによる螺着としても良い。また、貼付皿３０の上端部に設けた切り欠き部にワーク保持体３１あるいは保持体押さえ部材３２に設けた突起部を嵌合させても良い。
【０１０２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、駆動源からの回転力をワークを保持するワーク保持体に磁力により非接触状態で伝達するため、加工中の砥石の偏心や、球心位置のズレなどにワークが追従する際のワーク保持体の傾斜が規制されることがなく、ワークの砥石への追従性が良好な状態となり、ワークの表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。
【０１０３】
請求項２の発明によれば、駆動源からの回転力をワークを保持するワーク保持体に磁力により非接触状態で伝達するため、加工中の砥石の偏心や、球心位置のズレなどにワークが追従する際のワーク保持体の傾斜が規制されることがなくワークの砥石への追従性が良好な状態となり、ワークの表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。
【０１０４】
請求項３の発明によれば、駆動源からの回転力をワークを保持するワーク保持体に磁力により非接触状態で伝達するため、加工中の砥石の偏心や、球心位置のズレなどにワークが追従する際のワーク保持体の傾斜が規制されることがなくワークの砥石への追従性が良好な状態となり、ワークの表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。また、第１の磁石、第２の磁石が支持軸の先端部の球形部の曲率中心を同一の支点として傾斜するため、第１の磁石と第２の磁石とが干渉することがない。
【０１０５】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様な効果を有すると共に、ワークを吸引するための密閉部材がワーク保持体の傾斜の妨げにならないように磁石保持部材の球形部と接触しているため、ワーク保持体の揺動の自由度を維持することができる。
【０１０６】
請求項５の発明によれば、駆動源からの回転力を貼付皿に貼り付けられたワークを保持するワーク保持体に磁力により非接触状態で伝達するため、加工中の砥石の偏心や、球心位置のズレなどにワークが追従する際のワーク保持体の傾斜が規制されることがなく、ワークの砥石への追従性が良好な状態となり、ワークの表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。
【０１０７】
請求項６の発明によれば、駆動源からの回転力を貼付皿に貼り付けられたワークを保持するワーク保持体に磁力により非接触状態で伝達するため、加工中の砥石の偏心や、球心位置のズレなどにワークが追従する際のワーク保持体の傾斜が規制されることがなく、ワークの砥石への追従性が良好な状態となり、ワークの表面粗さおよび面精度を良好に維持することができる。また、磁石保持部材を有していないため、回転伝達機構を軽量化でき、ワークの砥石への追従性がさらに良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】実施の形態１の変形々態の断面図である。
【図５】実施の形態１の別の変形々態の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】図７のＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３の研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図１０Ｙ−Ｙ線断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５の研削研磨装置の一部を断面にした正面図である。
【図１４】図１３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１５】従来のレンズ研削研磨加工装置の部分破断正面図である。
【図１６】従来技術のレンズ研削研磨加工装置の部分破断左側面図である。
【符号の説明】
１  ワーク
２  砥石
３  ワーク保持体
４  支持軸
５  アーム部材
１０  モータ
１１  ワーク軸部
１４  磁石保持部材
１５、１６  磁石
１９，２０，２１，２２  磁石
２３  密閉部材
２８，２９  磁石
３０  貼付皿
３１  ワーク保持体
３２  保持体押さえ部材
３３  磁石
３５，３６ 磁石
【図１】
0004229582.tif 000002
【図２】
0004229582.tif 000003
【図３】
0004229582.tif 000004
【図４】
0004229582.tif 000005
【図５】
0004229582.tif 000006
【図６】
0004229582.tif 000007
【図７】
0004229582.tif 000008
【図８】
0004229582.tif 000009
【図９】
0004229582.tif 000010
【図１０】
0004229582.tif 000011
【図１１】
0004229582.tif 000012
【図１２】
0004229582.tif 000013
【図１３】
0004229582.tif 000014
【図１４】
0004229582.tif 000015
【図１５】
0004229582.tif 000016
【図１６】
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