JP2001150341A - 研磨機におけるワーク保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの従属回転性を向上するとともにワー
クの振動現象をなくして、研磨精度の向上を図る。 【解決手段】 ワーク１を保持する回転部材２を支持リ
ンク３に回転部材２の外周でラジアル軸受８により回転
自在に支持されるとともに回転部材２の回転中心を通る
線（ワークの回転軸）ｃ上で回転部材２に一体のピボッ
ト５と支持リンク３に設けられた受け部６とからなるピ
ボット軸受７により支持することにより研磨機における
ワーク保持装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨機におけるワ
ーク保持装置、更に詳しくは、光学素子等の研磨におけ
るワークの回転軸を、直交する２軸を介して研磨機上軸
に支持したリンク式のワーク保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のワーク保持装置として、本出願
人は先に、ワークを保持して回転する回転部材の外周を
支持リンクに回転自在に支持させるようにしたものを提
案した。

【０００３】すなわち、この研磨機におけるリンク式ワ
ーク保持装置は、図６に示すように、研磨機上軸２７に
固定したステー２１の下端に、２つの支持リンク１１３
と１１４からなるリンク機構１２０が、被加工レンズ
（ワーク）１１を貼り付けた貼付皿１９の保持筒（回転
部材）１１２の回転中心および研磨皿１０の回転中心を
通る線（ワークの回転軸）ｃに直交する２軸ａ、ｂを介
して揺動自在に設けられていて、上記保持筒１１２は外
周に設けられたベアリング軸受１１８によって支持リン
ク１１３に回転自在に支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ワーク保
持装置においては、スラスト荷重、ラジアル荷重をとも
に、上記ベアリング軸受１１８だけで受けていたので、
同ベアリング軸受１１８に回転摩擦が発生し、特に、保
持筒１１２の回転性が要求される小径レンズや曲率半経
の大きいレンズの加工の際には、研磨中の従属回転の悪
化を招き、非点収差を発生したりして加工精度の劣化を
生じていた。

【０００５】また、スラスト荷重によってベアリング軸
受１１８内の摩耗が進むことにより、保持筒１１２の剛
性が損われてしまう。これは、研磨加工中に被加工レン
ズ１１が安定して保持されない理由となり、振動を生じ
てしまい、加工精度に悪影響を及ぼすものであった。

【０００６】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、ワークの従属回転性を向上させるととも
に、ワークの振動現象をなくして研磨精度の向上を図る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１の発明は、光学素子等の研磨におけるワー
クの回転軸を、直交する２軸を介して研磨機上軸に支持
したリンク式保持装置において、ワークを保持して同ワ
ークを回転するための回転部材を、同回転部材の回転軸
上でスラスト方向に軸受けするピボット軸受と、上記回
転部材の外周をラジアル方向に軸受けするラジアル軸受
とにより、支持リンクに回転自在に支持させるように構
成したことを特徴とする。

【０００８】上記構成から成る本発明の請求項１の発明
によれば、ピボット軸受にはスラスト荷重がかかり、ラ
ジアル軸受にはラジアル荷重のみがかかるので、ラジア
ル軸受での回転摩擦は小さくなり、研磨中の回転性が損
われず、同時に、ラジアル軸受内の摩耗が少なくなるの
で、回転部材の剛性が保たれる。

【０００９】特に、本発明の請求項３の発明は、請求項
２の発明によるワークの回転性をより向上させることが
できるとともに、請求項４の発明は、より一層、ワーク
の回転性が向上し、微小径レンズの高精度な研磨を可能
とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明のワーク保持装置の実
施の形態について、以下に図面とともに詳細に説明す
る。

【００１１】尚、図１は、本発明の基本構成を説明する
もので、このワーク保持装置では、ワーク１を保持する
回転部材２は、支持リンク３に、回転部材２の外周でラ
ジアル軸受８により回転自在に支持されるとともに、回
転部材２の回転中心を通る線（ワークの回転軸）ｃ上で
回転部材２に一体のピボット５と支持リンク３に設けら
れた受け部６とからなるピボット軸受７により支持され
るようになっている。

【００１２】このため、ピボット軸受７にはスラスト荷
重がかかり、ラジアル軸受８にはラジアル荷重のみがか
かるので、ラジアル軸受８での回転摩擦は小さくなり、
研磨中の回転性が損われず、同時にラジアル軸受８内の
摩耗が少なくなるので、回転部材２の剛性が保たれる。

【００１３】（実施の形態１）図２は、本発明の実施の
形態１を示す研磨機におけるワーク保持装置の要部を断
面にした正面図、図３は、リンク機構の分解斜視図であ
る。

【００１４】しかして、図において研磨機上軸２７の下
端にステー２１がボルト２２によって固定され、ステー
２１にリンク機構２０が連結されている。リンク機構２
０は、図３に示すように、１対の支持リンク１３と１４
とからなり、両支持リンク１３と１４は、互いに直交す
るようにして両開放端１３ａと１４ａおよび１３ｂと１
４ｂが互いに回転自在に枢軸２３により枢着している。

【００１５】一方の支持リンク１４はコ字型に形成さ
れ、その両開放端１４ａ，１４ｂから等距離の中心部が
枢軸２４によりステー２１の下端部に回転自在に枢着さ
れている。

【００１６】他方の支持リンク１３は略コ字型に形成さ
れ、その両開放端１３ａ，１３ｂから等距離の中間部分
には上方に向かって凸型に形成された保持部１３ｃが設
けられている。

【００１７】この保持部１３ｃの内壁の下端には、ラジ
アル軸受８（図１参照）としてのベアリング軸受１８が
抜止め部材２５により固定されており、同ベアリング軸
受１８を介して円筒状の保持筒１２が回転自在に保持さ
れている。保持筒１２は関口端を下方に向けてベアリン
グ軸受１８に下方から嵌合されている。

【００１８】そして、この保持筒１２の上端の中央部に
円錐部１５が一体に設けられていて、この円錐部１５
が、上記保持部１３ｃの内壁上端の中央部に固定され
た、複数のボールを有してなる受け部１６に、ボールを
介して当接している。

【００１９】この円錐部１５とボールを有した受け部１
６によりピボット玉軸受１７が構成されており、この状
態で、保持筒１２は、ベアリング軸受１８の上端で、外
周に嵌合したＥ型止めリング２６により係止されて回転
自在に保持されている。

【００２０】この保持筒１２の回転中心およびリンク機
構２０の下方の研磨皿１０の回転中心を通る線ｃは上記
枢軸２３の中心を通る線ａと、これに直交する枢軸２４
の中心を通る線ｂとの交叉する位置を通過するようにな
っている。

【００２１】貼付皿１９の下端中央部のレンズ貼付面１
９ａには被加工レンズ１１がピッチ等により貼り付けら
れている。

【００２２】貼付皿１９の上端の円柱部１９ｂの外径は
上記保持筒１２の開口部の内径にガタを生ずることなく
緊密にかつ円滑に嵌合される寸法とされており、この保
持筒１２内に嵌合された貼付皿１９は、そのフランジ部
１９ｃをベアリング軸受１８の下端に位置した、保持筒
１２の開口端縁に当接させ、保持筒１２とともに回転で
きるようになっている。

【００２３】研磨加工は、上記のように、被加工レンズ
１１を一体的に有した貼付皿１９が保持筒１２の内部に
嵌入して保持された後、被加工レンズ１１が研磨皿１０
上に加圧された状態で、研磨皿１０の回転と研磨機上軸
２７または研磨皿１０の揺動運動によって開始される。
このとき、被加工レンズ１１を介して、保持筒１２には
スラスト力とベアリング力が同時に作用する。そして、
スラスト力はピボット玉軸受１７に作用し、このため、
ベアリング軸受１８にはラジアル力のみが作用し、スラ
スト力は働かない。

【００２４】したがって、ベアリング軸受１８で発生す
る摩擦力は、スラスト力も同時に加わる場合に比べて極
めて小さくなる。例えば、ベアリング軸受１８がころが
り軸受である場合には、複合力が働くときはボールがす
べり接触になるのに対し、純ラジアル力が働くときは純
ころがり接触となる。

【００２５】これと同時に、ベアリング軸１８への荷重
が軽減されたことによって、摩耗が押えられるととも
に、ピボット玉軸受１７自身は、摩耗してもガタが発生
しないので、保持筒１２の剛性が保たれる。

【００２６】以上の作用によって、被加工レンズ１１と
して、特に、小径のレンズや曲率半径の大きいレンズを
用いた場合に、これまで発生しがちであった、従属回転
の不良によるニュートンリングの非点収差や、加工中の
振動がなくなり、加工精度が著しく向上する。

【００２７】（実施の形態２）図４は、本発明の実施の
形態２を示すワーク保持装置の要部断面図である。この
実施の形態において、上記図２，３に示したワーク保持
装置と異なるところは、上記ピボット玉軸受１７に代
り、宝石軸受３７が用いられていることである。

【００２８】この宝石軸受３７は、軸受面として凹球面
が形成された、サファイア等の高硬度の材質からなる宝
石受３６と、上記円錐部１５に代り、保持筒３２の上端
の中央部に、上記宝石受３６よりも曲率半径の小さい凸
球部を先端に有するピボット３５とからなっている。ピ
ボット３５の先端の凸球部の曲率半経が小さいと、この
軸受け部での回転摩擦は非常に小さくなるので、上記図
２に示した実施の形態１に比べて、一層、保持筒１２お
よび被加工レンズ１１の回転性、すなわち、ワークの回
転性が向上する。

【００２９】したがって、被加工レンズ１１として、レ
ンズ径が例えば３ｍｍ以下の微小径レンズであっても高
精度の研磨が可能になる。

【００３０】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３を示すワーク保持装置の要部断面図である。この
実施の形態においては、ラジアル軸受８（図１参照）と
して、上記ペアリング軸受１８の代りに静圧軸受４８が
用いられている。

【００３１】支持リンク１３Ａの保持部１３ｃ_ｏの中央
部下端の開口部１３ｄは円筒状に形成され、同円筒状の
内径は、保持筒４２の外径より僅かに大きく、このた
め、保持筒４２は、上記開口部１３ｄに気密に嵌合し、
かつ回転自在である。

【００３２】保持筒４２の外周４２ａに対向する、上記
開口部１３ｄの内壁には、ワークの回転軸である上記中
心線ｃに対称に複数の溝形状のポケット４９が設けられ
ている。このポケット４９は、支持リンク１３Ａに形成
された通気孔５０および同通気孔５０に接続されたパイ
プ５１に連通し、同パイプ５１には図示されない送気装
置によって一定圧力の空気が送り込まれるようになって
いる。

【００３３】したがって、この静圧軸受４８において、
ポケット４９に送られた空気圧により、保持筒４２は浮
遊し、回転摩擦はほとんどなくなる。

【００３４】また、上記保持筒４２にはＥ型止めリング
２６が用いられていないので、保持筒４２が自重で落下
しないようにするため、上記保持筒４２の上端の、ピボ
ット４５と受け部４６とからなるピボット軸受４７の周
辺の空間部５２に、支持リンク１３Ａの保持部１３ｃ_ｏ
に形成された通気孔５３が連通していて、同連通孔５３
は、図示されない吸気装置にパイプ５４によって連通し
ている。

【００３５】このため、上記空間部５２内の空気が吸気
装置により吸引されることによって保持筒４２は上記開
口部１３ｄ内に保持される。この吸気圧を制御すること
により上記ピボット軸受４７の受けるスラスト荷重を調
整することができる。

【００３６】この実施の形態によれば、静圧軸受４８か
らなるラジアル軸受で発生する回転摩擦は極めて小さく
なるため、上記図２および図４に示した実施の形態１，
２以上に、ワークの回転性が向上し、より一層、微小径
レンズの高精度な研磨が可能になる。

【００３７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
ピボット軸受によりスラスト荷重を受け、ラジアル軸受
によりラジアル荷重のみを受けているので、ワークの回
転軸の回転摩擦の軽減による回転性の向上、ならびにラ
ジアル軸受の摩耗の軽減によるワーク回転軸の剛性の維
持によって、ワークの従属回転性の向上とワークの振動
現象が抑えられ、研磨精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の基本構成を示すワーク保持装
置の要部断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態１を示すワーク保
持装置の要部断面図である。

【図３】図３は、図２に示したワーク保持装置のリンク
機構の分解斜視図である。

【図４】図４は、本発明の実施の形態２を示すワ一ク保
持装置の要部断面図である。

【図５】図５は、本発明の実施の形態３を示すワーク保
持装置の要部断面図である。

【図６】図６は、本出願人が先に提案したワーク保持装
置の要部断面図である。

【符号の説明】

１ ワ一ク ２ 回転部材 ３，１３，１３Ａ 支持リンク ７，４７ ピボット軸受 ８ ラジアル軸受 １０ 研磨皿 １１ 被加工レンズ（ワーク） １２，３２，４２ 保持筒（回転部材） １７ ピボット玉軸受（ピボット軸受） １８ ベアリング軸受（ラジアル軸受） １９ 貼付皿 ３７ 宝石軸受（ピボット軸受） ４８ 静圧軸受（ラジアル軸受）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素子等の研磨におけるワークの回転
   軸を、直交する２軸を介して研磨機上軸に支持したリン
   ク式保持装置において、 ワークを保持して同ワークを回転するための回転部材
   を、同回転部材の回転軸上でスラスト方向に軸受けする
   ピボット軸受と、上記回転部材の外周をラジアル方向に
   軸受けするラジアル軸受とにより、支持リンクに回転自
   在に支持させるように構成した研磨機におけるワーク保
   持装置。
2. 【請求項２】 上記ピボット軸受はピボット玉軸受から
   なることを特徴とする請求項１記載の研磨機におけるワ
   ーク保持装置。
3. 【請求項３】 上記ピボット軸受は宝石軸受からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の研磨機におけるワーク保
   持装置。
4. 【請求項４】 上記ラジアル軸受は上記回転部材の外周
   と上記支持リンクとの隙間に圧力流体を圧送してなる静
   圧軸受からなることを特徴とする請求項１記載の研磨機
   におけるワーク保持装置。