研磨工具、研磨方法和研磨裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及進行透鏡等光學元件的表面精加工的研磨工具、研磨方法和研磨裝置。
【背景技術】
[0002]通常，作為透鏡、棱鏡、反射鏡等光學元件的表面精加工，使將聚氨酯制的研磨用片粘接而成的研磨工具與被研磨物相互滑動，并通過夾設于界面的研磨用磨粒，進行研磨加工。
[0003]近年來，要求沒有表面缺陷、且形狀精度高的光學元件，作為提高被加工物的精加工精度的研磨裝置，提出了具備以下單元的研磨裝置:使研磨用工具旋轉的單元;使被加工物旋轉的單元;使研磨用工具與被加工物之間的相對位置關系擺動的擺動單元(例如，參照專利文獻I)。
[0004]此外，提出了對被研磨物進行研磨的研磨工具，在該研磨工具中，從研磨工具的旋轉軸至對被研磨物進行研磨的作用面的外周形狀的距離在旋轉方向上不是恒定的(例如，參照專利文獻2)。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平09-300191號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2006-136959號公報
【發明內容】
[0009]發明所要解決的課題
[0010]在專利文獻I中，需要購買新的裝置，在專利文獻2中，具有難以將研磨面形成為橢圓狀等問題。
[0011]本發明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠在利用已有的研磨裝置的同時，提高被研磨物的面精度的研磨工具、研磨方法和研磨裝置。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述問題并達成目的，本發明的研磨工具的特征在于，具備:研磨面，其具有規定的曲率半徑；以及空孔，其在所述研磨面的內側，以旋轉軸為中心，在與旋轉軸垂直的投影面上，與所述研磨面的外緣呈同心圓狀，所述研磨面呈球帶狀，所述研磨面的外徑與內徑之比大于1.0且小于等于6.0。
[0014]此外，本發明的研磨工具在上述發明中，其特征在于，所述研磨面的球帶寬度與被研磨物的外徑之比大于等于0.9。
[0015]此外，本發明的研磨方法是使用了以上所述的研磨工具的研磨方法，其特征在于，在使所述研磨工具以所述旋轉軸為中心來進行旋轉的同時，以如下位置為基準點，在一定的擺動幅度內，改變所述被研磨物與所述研磨工具之間的相對角度來研磨所述被研磨物，在所述位置處，通過所述被研磨物的中心并且與所述旋轉軸相交的直線通過所述研磨面的球帶的寬度方向的中心。
[0016]此外，本發明的研磨裝置的特征在于，具備:以上所述的研磨工具;加壓單元，其使所述被研磨物抵接所述研磨工具的研磨面而進行加壓;旋轉單元，其使所述研磨工具以所述旋轉軸為中心進行旋轉；以及擺動單元，其以如下位置為基準點，在一定的擺動幅度內，改變所述被研磨物與所述研磨工具的之間的相對角度，在所述位置處，通過所述被研磨物的中心并且與所述旋轉軸相交的直線通過所述研磨面的球帶的寬度方向的中心。
[0017]發明的效果
[0018]根據本發明，能夠在不導入新的控制裝置等的情況下，在利用已有的裝置的同時，提高被研磨物的面精度。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出本發明實施方式的研磨裝置的結構的示意圖。
[0020 ]圖2是在圖1中使用的研磨工具的剖視圖。
[0021]圖3是圖2的研磨工具的俯視圖。
[0022]圖4是說明利用圖1的研磨裝置進行的透鏡研磨的示意圖(剖視圖)。
[0023]圖5是說明利用圖1的研磨裝置進行的透鏡研磨的示意圖(俯視圖)。
[0024]圖6是說明利用以往的研磨工具進行的研磨的示意圖(剖視圖)。
[0025]圖7是說明利用以往的研磨工具進行的研磨的示意圖(俯視圖)。
[0026]圖8A是本發明實施方式的變形例I的研磨工具的剖視圖。
[0027]圖SB是說明利用本發明實施方式的變形例2的研磨工具進行的透鏡研磨的示意圖(剖視圖)。
[0028]圖9是針對利用實施例1的研磨工具進行研磨后的透鏡面，示出參照透鏡的與基準球面的差分的圖。
[0029]圖10是針對利用實施例2的研磨工具進行研磨后的透鏡面，示出參照透鏡的與基準球面的差分的圖。
[0030]圖11是針對利用實施例3的研磨工具進行研磨后的透鏡面，示出參照透鏡的與基準球面的差分的圖。
[0031]圖12是針對利用以往的研磨工具(比較例)進行研磨后的透鏡面，示出參照透鏡的與基準球面的差分的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖來說明本發明的實施方式。另外，本發明不受這些實施方式限定。另外，在各附圖的記載中，對相同部分標注相同標號來示出。需要注意到附圖僅是示意圖，各個部分的尺寸關系和比率與實際情況不同。在附圖相互之間也包括彼此的尺寸關系和比率不同的部分。
[0033](實施方式)
[0034]圖1是示出本發明實施方式的研磨裝置的結構的示意圖。圖2是在圖1中使用的研磨工具的剖視圖，圖3是圖2的研磨工具的俯視圖。
[0035]本實施方式的研磨裝置100具備:研磨工具3;使作為被研磨物的透鏡I與研磨工具3的研磨面3b抵接的保持架2;使研磨工具3旋轉的旋轉電機7;以及使研磨工具3擺動的擺動電機6。
[0036]如圖2和3所示，研磨工具3具備:臺皿3a;具有規定的曲率半徑的研磨面3b;以及空孔3c，其在研磨面3b的內側，以研磨工具3的旋轉軸為中心，在與旋轉軸垂直的投影面上，與研磨面3b的外緣呈同心圓狀。臺皿3a形成使作為被研磨物的透鏡I的形狀大致翻轉的規定的曲率半徑，在其表面上，貼附聚氨酯等粘彈性片，由此形成具有規定的曲率半徑的研磨面3b。在圖2和3中，貼附4張粘彈性片而做成4面的研磨面3b，但是不限于此。在本實施方式中，研磨面3b呈球帶狀，被通過空孔3c的開口部的平面切除了球面的頭頂部，并且被與該平面平行的另一平面進一步切除了該球面。此外，粘彈性片之間是槽部3e，隔著槽部3e，研磨劑分布到整個研磨面3b，并且，研磨后的廢渣從槽部3e被排出。
[0037]如圖1所示，研磨工具3與工具軸4的上端連接，工具軸4與主軸5成為一體。主軸5與旋轉電機7連接，旋轉電機7被固定于可旋轉地支承主軸5的下軸基座14。旋轉電機7 (旋轉單元)根據未圖示的控制裝置的控制，使研磨工具3繞旋轉軸的軸心旋轉。下軸基座14的上部貫通有擺動部件9，將上部外周面一體地安裝于擺動部件9。在下軸基座14上，以旋轉軸與旋轉電機7的旋轉軸垂直的方式，固定有擺動電機6。擺動電機6根據省略了圖示的控制裝置的控制，使擺動部件9擺動。擺動電機6的旋轉速度和轉數能夠任意控制。擺動電機6和擺動部件9構成擺動單元。
[0038]擺動部件9呈船形形狀，下表面被擺動部件支承部10支承，該擺動部件支承部10固定于研磨裝置100的主體。擺動部件支承部10中，將與擺動部件9的相對面設為與所述船形形狀的底面對應的凹曲面形狀來可擺動地支承擺動部件9，并且形成了用于使得在擺動部件9擺動時不與下軸基座14發生干涉的開口部分(省略圖示)。
[0039]在擺動電機6的驅動軸上，安裝有齒輪6a，齒輪6a成為與圓弧狀的導軌8嚙合的狀態。導軌8被固定于研磨裝置主體20，齒輪6a因擺動電機6而轉動，并沿著導軌8移動，從而使得下軸基座14擺動，擺動部件9和研磨工具3等往返擺動。
[0040]在研磨工具3的上方，配置有通過貼附而保持于貼付皿12的透鏡I。透鏡I中，使凸球面狀的透鏡加工面(透鏡球面Ha朝向研磨工具3，并且被保持在以貼付皿12為保持工具的保持架2內，由此相對于保持架2旋轉自如地被支承。另外，貼付皿12和保持架2在圖1中是分離的狀態，但可借助研磨裝置主體20進行組裝。保持架2與工作軸11的下端側連接，工作軸11通過與其上端聯結的加壓用氣缸16的桿，上下移動。
[0041]加壓用氣缸16被安裝于在背板19的上表面上固定的第I安裝板19a，根據省略了圖示的控制裝置的控制，在使透鏡I相對于研磨工具3下降后的透鏡I的加工時，使透鏡加工面Ia與研磨工具3的研磨面3b抵接并進行加壓。第I安裝板19a和背板19在透鏡I的加工中不上下移動。
[0042]工作軸11的中心軸線位于通過研磨工具3的研磨面3b的曲率中心的軸線上，通過粗動用氣缸18，使背板19和加壓用氣缸16等上下移動，該粗動用氣缸18的桿聯結于在背板19的前表面固定的第2安裝板19b。粗動用氣缸18被固定于研磨裝置主體20，被配置成工作軸11和保持架2貫通在研磨裝置主體20中穿設的孔20a(在圖1中圖示了未貫通的狀態)，從而使透鏡I與研磨工具3相對。上述加壓用氣缸16在朝下移動的方向(鉛直向下的方向)上，對支承透鏡I的保持架2等進行了加壓。
[0043]在加壓用氣缸16的下方的工作軸11和背板19上，分別配置了可動側和固定側成對地使用的、作為測量裝置的線性刻度17(位置檢測器)，其檢測加壓用氣缸16對工作軸11的移動量，該移動量被顯示在省略圖示的顯示器上。此外，在背板19上，固定有能夠上下地進行位置調整的止擋件15，配置成在通過粗動用氣缸18，使背板19、即借助背板19來支承透鏡I的保持架2等的整個上部下降時，背板19側的止擋件15與固定于加工裝置主體20的止擋件(主體側)21抵接。
[0044]接著，說明利用本實施方式的研磨裝置100進行的透鏡I的研磨。圖4和圖5是說明利用本實施方式的研磨裝置100進行的透鏡I的研磨的示意圖(剖視圖和俯視圖)。圖6和圖7是說明利用以往的研磨工具進行的研磨的示意圖(剖視圖和俯視圖)。
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