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JP2007276081A - Polishing device and polishing method - Google Patents

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JP2007276081A
JP2007276081A JP2006108636A JP2006108636A JP2007276081A JP 2007276081 A JP2007276081 A JP 2007276081A JP 2006108636 A JP2006108636 A JP 2006108636A JP 2006108636 A JP2006108636 A JP 2006108636A JP 2007276081 A JP2007276081 A JP 2007276081A
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JP
Japan
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polishing
tool
holding member
tool holding
polishing tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006108636A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirofumi Suzuki
浩文 鈴木
Yukihiko Ando
幸彦 安藤
Tadashi Okino
正 沖野
Yoshio Hijikata
祥雄 土方
Akinori Inagaki
彰徳 稲垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANO WORKS KK
Original Assignee
NANO WORKS KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device capable of easily keeping a balance of a tool holding member which is held freely to swing. <P>SOLUTION: The polishing device is provided with a first base 3, a second base 5 and a third base 7 placed on a horizontal rack 1 freely to be moved in three axial directions crossing one another, a support member 13 provided in the third base 7, the tool holding member 35 rotatably provided in the support member 13, and a polishing tool 14 provided in the tool holding member 35. The support member 13 is provided with a proximity sensor 51 for confirming whether the tool holding member 35 is horizontal or not. A metal fixture 53 detected by the proximity sensor 51 is fixed to the tool holding member 35 so as to be positioned on the axis of the proximity sensor 51 when the tool holding member 35 is rotated in relation to the support member 31 and the axial direction of the tool holding member 35 becomes horizontal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、小径レンズの金型などを研磨するのに使用される研磨装置および研磨方法に関するものである。特に、研磨工具が超音波により微振動する研磨装置および研磨方法に関するものである。   The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method used for polishing a mold of a small-diameter lens. In particular, the present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method in which a polishing tool vibrates slightly with ultrasonic waves.

従来、たとえばレンズの金型は、切削や研削により加工がなされてきた。ところが、レンズの金型は、非常に精度の高い加工が要求されるのに対して、切削や研削加工は、高速で効率は良いが、到達できる面粗さや、表面性状の均一性などの点において限界があった。   Conventionally, for example, a lens mold has been processed by cutting or grinding. However, lens molds require processing with very high precision, while cutting and grinding processes are fast and efficient, but can be achieved with respect to surface roughness and surface texture uniformity. There was a limit.

一方、研磨加工は、加工速度など、効率の点で切削や研削加工よりも劣るが、微小量を精度良く加工でき、到達できる面粗さや表面性状の均一性も切削や研削加工より良好である。そのため、前段階として、切削や研削加工で形状精度をある程度だしておいて、最後に研磨によりごくわずかに残った誤差の修正を行うと共に、面粗さを向上させる必要性がある。そして、研磨加工をする研磨装置について、下記特許文献1に示す発明が提案されている。
特開2005−96016号公報
On the other hand, polishing processing is inferior to cutting and grinding in terms of efficiency, such as processing speed, but it can process minute amounts with high accuracy, and reachable surface roughness and surface property uniformity are also better than cutting and grinding. . For this reason, as a previous step, it is necessary to obtain a certain degree of shape accuracy by cutting or grinding, and finally correct an error that remains very slightly by polishing and improve the surface roughness. And the invention shown in the following patent document 1 is proposed about the polisher which grind | polishes.
JP-A-2005-96016

前記特許文献1に示す研磨装置では、工具保持部材(超音波研磨ヘッド)が一点の支点で支えられており、揺動可能に保持されている。そして、研磨加工を行なう際には、その点を中心にバランスがとられるが、このバランスをとることは困難であった。   In the polishing apparatus shown in Patent Document 1, a tool holding member (ultrasonic polishing head) is supported by a single fulcrum and is held so as to be swingable. When polishing is performed, a balance is achieved around that point, but it is difficult to achieve this balance.

本発明が解決しようとする課題は、揺動可能に保持された工具保持部材のバランスをとることが容易な研磨装置および研磨方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method that can easily balance a tool holding member that is swingably held.

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、請求項1に記載の発明は、前後左右および上下、つまり直交する3軸方向に移動可能な基台と、この基台に前後方向に沿って設けられた回転軸まわりに揺動可能に保持された工具保持部材と、この工具保持部材に設けられ、加工対象物を研磨する研磨工具と、この研磨工具に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、前記工具保持部材の水平を検出する検出手段と、この検出手段による検出を監視しつつ、前記工具保持部材を上下動させることで、前記工具保持部材を水平に保持可能に、前記基台を作動させる制御部とを備えることを特徴とする研磨装置である。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is directed to a base that is movable in the front and rear, right and left, up and down, that is, in three orthogonal directions, and front and rear of the base. A tool holding member that is swingably held around a rotation axis provided in a direction, a polishing tool that is provided on the tool holding member and polishes a workpiece, and applies ultrasonic vibration to the polishing tool. Ultrasonic vibration applying means for detecting, detecting means for detecting the level of the tool holding member, and holding the tool holding member horizontally by moving the tool holding member up and down while monitoring detection by the detecting means. It is possible to provide a polishing device comprising a control unit for operating the base.

請求項2に記載の発明は、加工対象物にかかる荷重を調整する荷重調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置である。   The invention described in claim 2 is the polishing apparatus according to claim 1, further comprising a load adjusting means for adjusting a load applied to the workpiece.

請求項3に記載の発明は、垂直面内を揺動可能に基台に保持された工具保持部材は、その一端部に前記研磨工具が設けられており、前記基台と工具保持部材との間には、付勢力を調整可能にコイルバネが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の研磨装置である。   According to a third aspect of the present invention, in the tool holding member held on the base so as to be swingable in a vertical plane, the polishing tool is provided at one end thereof, and the tool and the tool holding member The polishing apparatus according to claim 2, wherein a coil spring is provided between the coil springs so that the biasing force can be adjusted.

請求項4に記載の発明は、前記研磨工具は棒状とされ、その軸線まわりに回転可能に、かつ、傾斜した状態で前記工具保持部材に保持されたことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の研磨装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, the polishing tool is formed in a rod shape, and is held by the tool holding member in an inclined state so as to be rotatable around its axis. 4. The polishing apparatus according to any one of up to 3.

請求項5に記載の発明は、前記研磨工具の超音波振動の振幅、周波数、または振動方向を可変に制御可能とされたことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の研磨装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the amplitude, frequency, or vibration direction of the ultrasonic vibration of the polishing tool can be variably controlled. This is a polishing apparatus.

請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれかに記載の研磨装置において加工対象物の中心を求める方法であって、仮中心Aを決定する工程、仮中心Aから距離a離間した点Bに研磨工具を移動させる工程、点Bに研磨工具を置いた状態で、加工対象物を回転させて第一円を描く工程、仮中心Aから距離b離間した点Cに研磨工具を移動させる工程、点Cに研磨工具を置いた状態で、加工対象物を回転させて第二円を描く工程、各円の半径を求める工程、前記距離a、距離bおよび前記各円の半径に基づいて補正量を求める工程を含むことを特徴とする加工対象物の中心決定方法である。   The invention according to claim 6 is a method for obtaining the center of the object to be processed in the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a step of determining the temporary center A, from the temporary center A The step of moving the polishing tool to the point B separated by the distance a, the step of drawing the first circle by rotating the workpiece with the polishing tool placed at the point B, and the point C separated from the temporary center A by the distance b A step of moving the polishing tool, a step of rotating a workpiece to draw a second circle with the polishing tool placed at point C, a step of obtaining the radius of each circle, the distance a, the distance b, and the circles A method for determining the center of a workpiece, comprising a step of obtaining a correction amount based on the radius of the workpiece.

さらに、請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれかに記載の研磨装置によって加工対象物を研磨する方法であって、送り方向の座標値に応じて、研磨工具の送り速度、加工対象物への負荷、超音波振動の振幅、または超音波振動の周波数のいずれか一以上を変化させることを特徴とする研磨方法である。   Furthermore, the invention described in claim 7 is a method for polishing an object to be processed by the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a polishing tool is used in accordance with a coordinate value in a feed direction. The polishing method is characterized by changing any one or more of the feed speed, the load on the workpiece, the amplitude of the ultrasonic vibration, or the frequency of the ultrasonic vibration.

本発明の研磨装置および研磨方法によれば、回転可能に保持された工具保持部材のバランスを容易にとることができる。   According to the polishing apparatus and the polishing method of the present invention, it is possible to easily balance the tool holding member that is rotatably held.

以下、本発明の研磨装置および研磨方法の一実施例について、図面に基づき更に詳細に説明する。   Hereinafter, an example of a polishing apparatus and a polishing method of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の研磨装置の一実施例を示す概略斜視図である。また、図2は、図1の研磨装置の部分拡大図であり一部を断面にして示しており、図3は図2のIII−III断面図である。さらに、図4および図5は、図2の左側面図と右側面図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the polishing apparatus of the present invention. 2 is a partially enlarged view of the polishing apparatus of FIG. 1, showing a part thereof in cross-section, and FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 4 and 5 are a left side view and a right side view of FIG.

本実施例の研磨装置は、たとえば、小径レンズの金型の研磨に使用される。金型は短円柱形状とされ、予め切削、研削などにより上面に曲面状の凹部が加工されており、本実施例の研磨装置により仕上げの研磨加工が施される。   The polishing apparatus of the present embodiment is used, for example, for polishing a small-diameter lens mold. The mold has a short cylindrical shape, and a curved concave portion is processed in advance on the upper surface by cutting, grinding, or the like, and finishing polishing is performed by the polishing apparatus of this embodiment.

本実施例の研磨装置は、水平な架台1に載せ置かれて左右方向(x方向)に移動可能な第一基台3と、この第一基台3に載せ置かれて前後方向(y方向)に移動可能な第二基台5と、この第二基台5に載せ置かれて上下方向(z方向)に移動可能な第三基台7と、この第三基台7に設けられた支持部材13と、この支持部材13に回転可能に設けられた工具保持部材35と、この工具保持部材35に設けられた研磨工具41とを主要部に備える。なお、第三基台7は、第二基台5に立設された柱部9に沿って上下動するよう構成されている。   The polishing apparatus of the present embodiment is placed on a horizontal base 1 and is movable in the left-right direction (x direction), and placed on the first base 3 in the front-rear direction (y direction). ) Movable on the second base 5, a third base 7 placed on the second base 5 and movable in the vertical direction (z direction), and the third base 7. The main portion includes a support member 13, a tool holding member 35 rotatably provided on the support member 13, and a polishing tool 41 provided on the tool holding member 35. The third base 7 is configured to move up and down along a column portion 9 erected on the second base 5.

第一基台3、第二基台5および第三基台7は、モータ(不図示)によりそれぞれ駆動されて移動する。本実施例では、各基台3,5,7を駆動するモータにパルスモータが使用される。また、各基台3,5,7はコントローラやパーソナルコンピュータなどからなる制御器11により移動速度および移動距離などが制御されており、本実施例の研磨装置は、NC制御装置とされている。   The first base 3, the second base 5, and the third base 7 are driven and moved by motors (not shown). In this embodiment, a pulse motor is used as a motor for driving the bases 3, 5, and 7. The bases 3, 5, and 7 are controlled in moving speed and moving distance by a controller 11 including a controller and a personal computer. The polishing apparatus of this embodiment is an NC control apparatus.

支持部材13は、略L字形材とされ、一端部が第三基台7に固定されている。具体的には、支持部材13は、第三基台7から前方へ延出する矩形板状の一片15と、この一片15の先端部から下方へ延出する矩形板状の他片17とから構成される。
このように第三基台7に固定された支持部材13は、第三基台7の上下動に伴って上下に移動する。
The support member 13 is substantially L-shaped and has one end fixed to the third base 7. Specifically, the support member 13 includes a rectangular plate-like piece 15 extending forward from the third base 7 and a rectangular plate-like other piece 17 extending downward from the tip of the one piece 15. Composed.
As described above, the support member 13 fixed to the third base 7 moves up and down as the third base 7 moves up and down.

図3に示すように、支持部材13の他片17の下端部には、前後方向に沿って筒部19が形成されている。この筒部19には、前後に離間して二つのベアリング21,21が設けられている。各ベアリング21は、その中央穴21aの軸方向が前後方向に沿うように配置され、外輪23が筒部19にはめ込まれて固定されている。   As shown in FIG. 3, a cylindrical portion 19 is formed at the lower end portion of the other piece 17 of the support member 13 along the front-rear direction. The cylindrical portion 19 is provided with two bearings 21 and 21 that are separated from each other in the front-rear direction. Each bearing 21 is disposed such that the axial direction of the central hole 21 a is along the front-rear direction, and the outer ring 23 is fitted into the cylindrical portion 19 and fixed.

ベアリング21の中央穴21aには、丸棒状の回転軸25がはめ込まれている。つまり、ベアリング21の内輪27に回転軸25がはめ込まれて固定されている。この回転軸25の先端部には、略円環状の留具29が設けられている。   A round bar-shaped rotating shaft 25 is fitted in the center hole 21 a of the bearing 21. That is, the rotary shaft 25 is fitted and fixed to the inner ring 27 of the bearing 21. A substantially annular fastener 29 is provided at the tip of the rotating shaft 25.

留具29は、その軸方向が回転軸25の軸方向と直交するように設けられている。本実施例の留具29は、一対の湾曲した部材31,31から構成されており、各部材31,31の端部は径方向外側へ屈曲されている。そして、各部材31,31の端部同士が重ね合わされて、ネジ33で固定される。   The fastener 29 is provided such that its axial direction is orthogonal to the axial direction of the rotary shaft 25. The fastener 29 of this embodiment is composed of a pair of curved members 31, 31 and the end portions of the members 31, 31 are bent outward in the radial direction. Then, the end portions of the members 31 and 31 are overlapped with each other and fixed with screws 33.

工具保持部材35は、略円筒形状とされ、留具29にはめ込まれて留具29の各部材31,31がネジ33で締め付けられることで固定される。このように、工具保持部材35は、回転軸25の先端部に固定された留具29に保持されており、回転軸25まわりに支持部材13に回転可能に設けられている。
なお、本実施例では、工具保持部材35は、その軸線が水平な状態から、回転軸25まわりに一定以上回転しないように支持部材13に揺動可能に保持されている。
つまり、工具保持部材35は、垂直面(xz面)内を揺動可能に保持されている。
The tool holding member 35 has a substantially cylindrical shape and is fixed by being fitted into the fastener 29 and tightening the members 31 and 31 of the fastener 29 with screws 33. As described above, the tool holding member 35 is held by the fastener 29 fixed to the distal end portion of the rotating shaft 25, and is rotatably provided around the rotating shaft 25 on the support member 13.
In the present embodiment, the tool holding member 35 is swingably held by the support member 13 so as not to rotate more than a certain amount around the rotation shaft 25 from a state where the axis is horizontal.
That is, the tool holding member 35 is held so as to be swingable in the vertical plane (xz plane).

工具保持部材35の内部には、図2に示すように、振動子37が内蔵されている。そして、工具保持部材35には、略棒状のホーン39が同軸上に差し込まれている。このホーン39の基端部は、前記振動子37に連結されており、ホーン39の先端部は、工具保持部材35の先端から先端側へ突出している。   As shown in FIG. 2, a vibrator 37 is built in the tool holding member 35. A substantially rod-shaped horn 39 is coaxially inserted into the tool holding member 35. The base end portion of the horn 39 is connected to the vibrator 37, and the tip end portion of the horn 39 protrudes from the tip end of the tool holding member 35 toward the tip end side.

研磨工具41は、細長い丸棒状とされ、ホーン39の先端部に形成された貫通穴に差し込まれてホーン39に着脱可能に保持されている。本実施例では、研磨工具41は、工具保持部材35の軸方向に対して直交するように固定されている。具体的には、研磨工具41は、工具保持部材35が水平に保持された状態において、上下方向に沿うようにホーン39の先端部に設けられている。   The polishing tool 41 has an elongated round bar shape, is inserted into a through hole formed at the tip of the horn 39, and is detachably held on the horn 39. In the present embodiment, the polishing tool 41 is fixed so as to be orthogonal to the axial direction of the tool holding member 35. Specifically, the polishing tool 41 is provided at the tip of the horn 39 so as to be along the vertical direction in a state where the tool holding member 35 is held horizontally.

また、研磨工具41の下端部には逆円錐形状の研磨部43が一体に設けられている。この研磨部43の下端部は、丸みを帯びた形状に形成されており、たとえば先端は直径0.3〜2.0mmとされる。   In addition, an inverted conical polishing portion 43 is integrally provided at the lower end portion of the polishing tool 41. The lower end portion of the polishing portion 43 is formed in a rounded shape, and for example, the tip has a diameter of 0.3 to 2.0 mm.

本実施例の研磨装置は、工具保持部材35に内蔵された振動子37によりホーン39が振動し、これに伴って研磨工具41が工具保持部材35の軸方向に沿って微小振動する。つまり、工具保持部材35が水平に保持された状態では、研磨工具41は左右方向(x方向)に微小振動する。本実施例では、研磨工具41の振幅は、約10〜40μmとされる。   In the polishing apparatus of the present embodiment, the horn 39 is vibrated by the vibrator 37 built in the tool holding member 35, and accordingly, the polishing tool 41 is slightly vibrated along the axial direction of the tool holding member 35. That is, in the state where the tool holding member 35 is held horizontally, the polishing tool 41 vibrates slightly in the left-right direction (x direction). In this embodiment, the amplitude of the polishing tool 41 is about 10 to 40 μm.

本実施例の研磨装置により研磨される金型45は、架台1に設けられた取付台47に取り付けられる。取付台47は、上下方向に沿う軸まわりに回転可能とされている。本実施例の取付台47は、チャックの構造とされ、金型45は三つのツメ49,49,49で固定される。この取付台47も、前記制御器11により、その回転速度などが制御される。なお、取付台47は、チャック以外の構造であっても構わない。   The mold 45 to be polished by the polishing apparatus of this embodiment is attached to a mounting base 47 provided on the gantry 1. The mounting base 47 is rotatable around an axis along the vertical direction. The mounting base 47 of this embodiment has a chuck structure, and the mold 45 is fixed by three claws 49, 49, 49. The rotation speed of the mounting base 47 is also controlled by the controller 11. Note that the mounting base 47 may have a structure other than the chuck.

このような構成の本実施例の研磨装置により金型45を研磨する場合、まず切削や研削加工された金型45の形状が予め定められた形状定義数値が制御器11に入力される。制御器11は、その数値から研磨工具41の軌跡や研磨工具41の送り速度を計算し、それに基づいて工具駆動用のNCプログラムを作成し、研磨工具41の走査の制御を行なう。つまり、各基台3,5,7を動かすモータなどは、制御器11の指示に従って駆動する。なお、加工量に応じて複数回走査することもある。   When the mold 45 is polished by the polishing apparatus of this embodiment having such a configuration, first, a shape definition numerical value in which the shape of the mold 45 that has been cut or ground is predetermined is input to the controller 11. The controller 11 calculates the trajectory of the polishing tool 41 and the feed speed of the polishing tool 41 from the numerical values, creates an NC program for driving the tool based on the calculated trajectory, and controls the scanning of the polishing tool 41. That is, the motor etc. which move each base 3, 5, 7 drive according to the instruction | indication of the controller 11. FIG. Note that scanning may be performed a plurality of times depending on the processing amount.

また、本実施例の研磨装置により金型45を研磨する際、工具保持部材35はその軸方向が水平になるように保持され、研磨工具41が垂直に保持された状態で、研磨工具41の研磨部43が金型45の表面に当接される。そして、研磨工具41が、x方向に沿って、たとえば左から右へ移動して金型45の表面が研磨される。本実施例では、第一基台3が架台1に対してx方向に沿って左から右へ移動することで支持部材13および工具保持部材35が移動し、ひいては研磨工具41が移動することで金型45が研磨されていく。この際、研磨工具41は、左右方向の微小な超音波振動をしながら金型45を研磨する。   Further, when the mold 45 is polished by the polishing apparatus of the present embodiment, the tool holding member 35 is held so that the axial direction thereof is horizontal, and the polishing tool 41 is held vertically. The polishing part 43 is brought into contact with the surface of the mold 45. Then, the polishing tool 41 moves, for example, from left to right along the x direction, and the surface of the mold 45 is polished. In the present embodiment, the first base 3 moves from the left to the right along the x direction with respect to the gantry 1, so that the support member 13 and the tool holding member 35 move, and as a result, the polishing tool 41 moves. The mold 45 is polished. At this time, the polishing tool 41 polishes the mold 45 while performing minute ultrasonic vibration in the left-right direction.

本実施例の研磨装置による研磨加工の際、取付台47は回転しており、これに伴って金型45もその軸まわりに回転している。よって、研磨工具41は、回転している金型45に対して、左右方向に微小振動しながら、半径方向に沿って移動していく。なお、取付台47の回転数は、たとえば、20〜500rpmとされる。このように、各基台3,5,7および取付台47の一連の動き、つまり送り速度や移動距離および回転速度などは、上述したように制御器11により制御されて金型45が研磨される。   During the polishing process by the polishing apparatus of the present embodiment, the mounting base 47 is rotated, and the mold 45 is also rotated around its axis. Therefore, the polishing tool 41 moves along the radial direction while slightly vibrating in the left-right direction with respect to the rotating mold 45. In addition, the rotation speed of the mounting base 47 shall be 20-500 rpm, for example. In this way, a series of movements of the bases 3, 5, 7 and the mounting base 47, that is, a feed speed, a moving distance, a rotational speed, and the like are controlled by the controller 11 as described above to polish the mold 45. The

ところで、本実施例の研磨装置は、工具保持部材35が支持部材13に揺動可能に保持されている。また、工具保持部材35は、前記回転軸25より先端側(研磨工具41側)のほうが重い。したがって、初期状態では、図6に示すように、工具保持部材35は、先端側へ行くに従って下方へ傾斜した状態で支持部材13に保持されている。
このように、本実施例の研磨装置は、工具保持部材35が支持部材13に揺動可能に保持されていることで、金型45に荷重を付加した状態で研磨可能な構成とされている。
By the way, in the polishing apparatus of this embodiment, the tool holding member 35 is swingably held by the support member 13. Further, the tool holding member 35 is heavier on the tip side (the polishing tool 41 side) than the rotary shaft 25. Therefore, in the initial state, as shown in FIG. 6, the tool holding member 35 is held by the support member 13 in a state in which the tool holding member 35 is inclined downward toward the distal end side.
As described above, the polishing apparatus according to the present embodiment is configured such that the tool holding member 35 is swingably held by the support member 13 so that polishing can be performed with a load applied to the mold 45. .

そして、同一形状の複数の金型を研磨加工する際、各加工ごとの荷重を一定にするためには工具保持部材35の傾きを一定にする必要がある。そのため、本実施例の研磨装置には、工具保持部材35の傾斜角度を測定または確認するための位置検知手段が設けられている。   When polishing a plurality of dies having the same shape, it is necessary to make the inclination of the tool holding member 35 constant in order to make the load for each process constant. For this reason, the polishing apparatus of the present embodiment is provided with position detecting means for measuring or confirming the inclination angle of the tool holding member 35.

本実施例では、上述したように、工具保持部材35を水平に保持した状態で金型45を研磨することで、各加工ごとの荷重を一定にしている。
そこで、本実施例では、工具保持部材35が水平であるか否かを確認するための位置検知手段として、近接センサ51が使用される。本実施例の近接センサ51は、高周波発振形とされ、磁性金属の有無を検出するものである。
In the present embodiment, as described above, the mold 45 is polished in a state where the tool holding member 35 is held horizontally, so that the load for each processing is made constant.
Therefore, in the present embodiment, the proximity sensor 51 is used as position detection means for confirming whether or not the tool holding member 35 is horizontal. The proximity sensor 51 of the present embodiment is of a high frequency oscillation type and detects the presence or absence of a magnetic metal.

本実施例では、近接センサ51は、支持部材13に固定されている。また、近接センサ51に検出される金属ジグ53が、工具保持部材35の外周面に固定されている。
具体的には、近接センサ51は、その検出部をy方向に沿って工具保持部材35側へ向けた状態で支持部材13に固定されている。また、金属ジグ53は、工具保持部材35が支持部材13に対して回転し、工具保持部材35の軸方向が水平となったときに検出部の軸線上に位置するように、工具保持部材35に固定されている。
In the present embodiment, the proximity sensor 51 is fixed to the support member 13. A metal jig 53 detected by the proximity sensor 51 is fixed to the outer peripheral surface of the tool holding member 35.
Specifically, the proximity sensor 51 is fixed to the support member 13 in a state in which the detection unit faces the tool holding member 35 along the y direction. The metal jig 53 is positioned so that the tool holding member 35 is positioned on the axis of the detection unit when the tool holding member 35 rotates with respect to the support member 13 and the axial direction of the tool holding member 35 becomes horizontal. It is fixed to.

また、本実施例の近接センサ51には、ランプ55が設けられており、検出部の軸線上に金属ジグ53がある場合には、たとえばランプ55が青色に点灯し、金属ジグ53が検出部の軸線上に無いときはランプ55は赤色に点灯する。なお、工具保持部材35などは、樹脂などの被磁性体の材料により形成されており、近接センサ51の検知に影響のない材質とされる。   Further, the proximity sensor 51 of the present embodiment is provided with a lamp 55. When the metal jig 53 is on the axis of the detection unit, for example, the lamp 55 is lit in blue, and the metal jig 53 is detected by the detection unit. When it is not on the axis line, the lamp 55 is lit red. Note that the tool holding member 35 and the like are made of a magnetic material such as a resin and have no influence on the detection of the proximity sensor 51.

このような構成により、工具保持部材35の軸方向が水平な状態の場合に、近接センサ51が金属ジグ53を感知してランプ55が青色に点灯し、工具保持部材35が水平でない場合には、ランプ55が赤色に点灯している。このように、本実施例の研磨装置は、近接センサ51が設けられていることで、工具保持部材35が水平状態にあるか否かの確認をすることが容易とされる。つまり、工具保持部材35のバランスをとることが容易である。   With such a configuration, when the axial direction of the tool holding member 35 is horizontal, the proximity sensor 51 senses the metal jig 53 and the lamp 55 is lit blue, and when the tool holding member 35 is not horizontal. The lamp 55 is lit red. Thus, the polishing apparatus of the present embodiment is provided with the proximity sensor 51, so that it is easy to check whether or not the tool holding member 35 is in a horizontal state. That is, it is easy to balance the tool holding member 35.

ここで、工具保持部材35の軸方向を水平にするには、まず、第三基台7を上方へ移動させて工具保持部材35および研磨工具41を金型45より上方へ配置した状態から、研磨工具41の研磨部43が金型45に当接するように第三基台7を下降させる。
そして、さらに第三基台7を下降させて、近接センサ51のランプ55が青色になった時点で下降を止めれば、工具保持部材35は、水平な状態とされる。
Here, in order to make the axial direction of the tool holding member 35 horizontal, first, the third base 7 is moved upward, and the tool holding member 35 and the polishing tool 41 are disposed above the mold 45, The third base 7 is lowered so that the polishing portion 43 of the polishing tool 41 contacts the mold 45.
If the third base 7 is further lowered and the descent is stopped when the lamp 55 of the proximity sensor 51 turns blue, the tool holding member 35 is in a horizontal state.

本実施例では、制御器11が操作部を有している。例えばパーソナルコンピュータに接続されたキーボードが操作部とされており、キーボードのキー操作により第三基台7を駆動させるモータの回転を制御して第三基台7を上下動させることができる。よって、近接センサ51を監視しながら、操作部を操作して第三基台7を上下動させ、近接センサ51のランプ55が青色になった時点で操作部の操作を止めればよい。   In the present embodiment, the controller 11 has an operation unit. For example, a keyboard connected to a personal computer is used as the operation unit, and the third base 7 can be moved up and down by controlling the rotation of a motor that drives the third base 7 by key operation of the keyboard. Therefore, the operation unit may be operated by moving the third base 7 up and down while monitoring the proximity sensor 51, and the operation of the operation unit may be stopped when the lamp 55 of the proximity sensor 51 turns blue.

また、近接センサ51の検出信号を制御器11に送ることで、自動的に工具保持部材35を水平にすることができる。
つまり、近接センサ51の検出信号と比較しながら制御器11が第三基台7を駆動させるモータの回転を制御して第三基台7を上下動させて、近接センサ51が工具保持部材35の水平を検出すると、制御器11はモータの回転を止めて第三基台7の上下動を止める。このように、近接センサ51を設けることで、手動または自動で工具保持部材35を水平にすることができる。
Moreover, the tool holding member 35 can be automatically leveled by sending the detection signal of the proximity sensor 51 to the controller 11.
That is, the controller 11 controls the rotation of the motor that drives the third base 7 while comparing with the detection signal of the proximity sensor 51 to move the third base 7 up and down, so that the proximity sensor 51 is moved to the tool holding member 35. Is detected, the controller 11 stops the rotation of the motor and stops the third base 7 from moving up and down. Thus, by providing the proximity sensor 51, the tool holding member 35 can be leveled manually or automatically.

なお、研磨加工中、研磨工具41は金型45の曲面状の凹部を移動することで若干上下動するが、金型45の形状を制御器11が把握していることで、制御器11は、研磨工具41の上下動に伴って第三基台7を上下動させて、工具保持部材35が水平を保つように制御している。   During the polishing process, the polishing tool 41 moves up and down slightly by moving the curved concave portion of the mold 45, but the controller 11 grasps the shape of the mold 45 so that the controller 11 As the polishing tool 41 moves up and down, the third base 7 is moved up and down so that the tool holding member 35 is kept horizontal.

このように、本実施例の研磨装置は、工具保持部材35を水平に保持することで、各加工ごとの荷重を一定にしているが、工具保持部材35の基端部に設けられた荷重調整部材57により、金型45にかかる荷重を調整することができる。   As described above, the polishing apparatus according to the present embodiment holds the tool holding member 35 horizontally to keep the load for each process constant, but the load adjustment provided at the base end portion of the tool holding member 35 is performed. The load applied to the mold 45 can be adjusted by the member 57.

本実施例では、支持部材13に水平に固定された取付板59に、荷重調整部材57の本体61が固定されている。この本体61は、マイクロメータと同様の構造とされ、ダイヤル63を回すことで、下端部の軸部65が上下に進退する。この軸部65には、下方へ突出して細長い丸棒67が一体的に設けられている。   In this embodiment, the main body 61 of the load adjusting member 57 is fixed to the mounting plate 59 that is horizontally fixed to the support member 13. The main body 61 has a structure similar to that of a micrometer. When the dial 63 is turned, the shaft portion 65 at the lower end is moved up and down. The shaft portion 65 is integrally provided with an elongated round bar 67 protruding downward.

また、工具保持部材35には、その軸方向に沿って板材69が設けられている。本実施例では、工具保持部材35が水平に保持された状態において、回転軸25より左側の位置に板材69が設けられている。この板材69には、上下方向に沿って貫通穴(不図示)が形成されており、この貫通穴に、前記丸棒67の先端部が差し込まれている。なお、前記貫通穴は、工具保持部材35が回転した際に、丸棒67が当たらないような大きさに形成されており、たとえば工具保持部材35の軸方向に細長い穴に形成されている。   The tool holding member 35 is provided with a plate material 69 along its axial direction. In the present embodiment, a plate material 69 is provided at a position on the left side of the rotary shaft 25 in a state where the tool holding member 35 is held horizontally. A through hole (not shown) is formed in the plate material 69 along the vertical direction, and the tip of the round bar 67 is inserted into the through hole. The through hole is formed in such a size that the round bar 67 does not hit when the tool holding member 35 rotates. For example, the through hole is formed in an elongated hole in the axial direction of the tool holding member 35.

そして、丸棒67には、コイルバネ71が差し込まれており、コイルバネ71の上端部は本体61の軸部65に固定されており、コイルバネ71の下端部は、前記板材69に固定されている。これにより、本体61のダイヤル63を回して軸部65を上下に移動させることで、コイルバネ71が伸縮する。   A coil spring 71 is inserted into the round bar 67, the upper end portion of the coil spring 71 is fixed to the shaft portion 65 of the main body 61, and the lower end portion of the coil spring 71 is fixed to the plate material 69. Thereby, the coil spring 71 expands and contracts by turning the dial 63 of the main body 61 to move the shaft portion 65 up and down.

このように、支持部材13と工具保持部材35との間にコイルバネ71が介在されていることで、工具保持部材35が支持部材13に対して回転軸25まわりに揺動する際、負荷がかかる。また、ダイヤル63を回してコイルバネ71を伸縮させることで、工具保持部材35の回転方向の負荷が調整可能とされ、ひいては、金型45にかかる荷重を調整することが可能となる。   As described above, since the coil spring 71 is interposed between the support member 13 and the tool holding member 35, a load is applied when the tool holding member 35 swings around the rotation shaft 25 with respect to the support member 13. . Further, by rotating the dial 63 to expand and contract the coil spring 71, it is possible to adjust the load in the rotational direction of the tool holding member 35, and thus it is possible to adjust the load applied to the mold 45.

そして、金型45にかかる荷重は、板状の電子秤73を使用することで測定することができる。荷重を測定するには、まず、電子秤73を取付台47に水平に載せ置く。次に、各基台3,5,7を移動させて、研磨工具41の研磨部43を電子秤73の上面に接触させると共に、図7に示すように、工具保持部材35を水平な状態にする。そして、この状態における電子秤73の目盛りを読めば、工具保持部材35を水平にした状態における荷重が測定される。この際、上述しように、荷重調整部材57の本体61のダイヤル63を回すと共に、工具保持部材35を水平に保持することで、荷重を調整することができる。   The load applied to the mold 45 can be measured by using a plate-shaped electronic balance 73. In order to measure the load, first, the electronic balance 73 is placed horizontally on the mounting base 47. Next, the bases 3, 5 and 7 are moved to bring the polishing portion 43 of the polishing tool 41 into contact with the upper surface of the electronic balance 73, and as shown in FIG. To do. And if the scale of the electronic balance 73 in this state is read, the load in the state in which the tool holding member 35 was leveled will be measured. At this time, as described above, the load can be adjusted by turning the dial 63 of the main body 61 of the load adjusting member 57 and holding the tool holding member 35 horizontally.

そして、測定後、電子秤73を取り除き、取付台47に金型45を取り付け、研磨工具41の研磨部43を金型45に当接すると共に、工具保持部材35を水平にすれば、所望の荷重つまり前記測定された荷重が金型45にかかる。このように、本実施例の研磨装置は、金型45にかかる荷重を調整して研磨することが可能である。   After the measurement, the electronic balance 73 is removed, the mold 45 is attached to the mounting base 47, the polishing portion 43 of the polishing tool 41 is brought into contact with the mold 45, and the tool holding member 35 is leveled to obtain a desired load. That is, the measured load is applied to the mold 45. As described above, the polishing apparatus of this embodiment can perform polishing by adjusting the load applied to the mold 45.

なお、コイルバネなどからなる付勢部材の位置は、適宜変更可能である。コイルバネの場合、一端部が支持部材13(第三基台7)側に固定されて、他端部が工具保持部材35側に固定されていれば、工具保持部材35の回転方向の負荷を調整することが可能である。たとえば、回転軸25のまわりに設けてもよい。   The position of the urging member made of a coil spring or the like can be changed as appropriate. In the case of a coil spring, if one end is fixed to the support member 13 (third base 7) side and the other end is fixed to the tool holding member 35 side, the load in the rotation direction of the tool holding member 35 is adjusted. Is possible. For example, the rotation shaft 25 may be provided.

また、コイルバネの代わりに工具保持部材35に錘を載せ置くことで、金型45にかかる荷重を調整することができる。つまり、工具保持部材35の前記回転軸25より左側(工具保持部材35の基端側)に錘を載せ置くことで、金型45にかかる荷重を小さくすることができ、右側へ錘を載せ置けば荷重を大きくすることができる。   Moreover, the load applied to the mold 45 can be adjusted by placing a weight on the tool holding member 35 instead of the coil spring. That is, by placing a weight on the left side of the rotary shaft 25 of the tool holding member 35 (the base end side of the tool holding member 35), the load applied to the mold 45 can be reduced, and the weight can be placed on the right side. The load can be increased.

ところで、本実施例の研磨装置は、研磨工具41の研磨部43が、金型45の中心(回転中心)を通ることを前提として、各基台3,5,7の送り速度や送り量などが制御されている。よって、研磨工具41の研磨部43が金型45の中心を通らない場合、予定された研磨加工を行なうことができない。   By the way, in the polishing apparatus of this embodiment, on the assumption that the polishing portion 43 of the polishing tool 41 passes through the center (rotation center) of the mold 45, the feed speeds and feed amounts of the bases 3, 5, and 7 etc. Is controlled. Therefore, when the polishing portion 43 of the polishing tool 41 does not pass through the center of the mold 45, the planned polishing process cannot be performed.

そこで、研磨加工前に、研磨工具41の研磨部43が金型45の中心を通過するように調整する必要がある。なお、この調整は、研磨工具41を工具保持部材35(ホーン39)に取り付けた際に、一度行なえばよく、その後は、金型45の中心位置を制御器11に記憶させておけばよい。つまり、研磨工具41の付替時に中心位置がズレやすく、この付替時に調整を行ない金型45の中心位置を制御器11が一度認識すれば、その後の研磨の際には、研磨工具41の研磨部43が金型45の中心を通過するように制御することが可能である。   Therefore, it is necessary to adjust so that the polishing portion 43 of the polishing tool 41 passes through the center of the mold 45 before polishing. This adjustment may be performed once when the polishing tool 41 is attached to the tool holding member 35 (horn 39), and thereafter, the center position of the mold 45 may be stored in the controller 11. That is, when the polishing tool 41 is replaced, the center position is easily shifted. When the controller 11 recognizes the center position of the mold 45 by performing adjustment at the time of replacement, the polishing tool 41 can be used for subsequent polishing. It is possible to control the polishing unit 43 so as to pass through the center of the mold 45.

以下、金型45の中心を割り出す方法について説明する。なお、この中心を割り出す際には、切削加工などがされていない上面が平坦な金型を使用する。
図8および図9は、中心を割り出す方法を示した参考図である。また、図10は、中心を求める方法の工程を示したフローチャートである。
Hereinafter, a method for determining the center of the mold 45 will be described. When determining the center, a mold having a flat upper surface that is not cut or the like is used.
8 and 9 are reference diagrams showing a method of determining the center. FIG. 10 is a flowchart showing the steps of a method for obtaining the center.

まず、図8に示すように、金型45の上面において、任意の仮中心Aを決め、研磨工具41を仮中心Aに移動させる。なお、この時点では、仮中心Aの座標(x,y)は明らかではない。次に、研磨工具41を仮中心Aからx方向へ所定距離aずらした点Bに移動させる。そして、研磨工具41の研磨部43を金型45に当接し、工具保持部材35を水平にした状態で、研磨工具41の位置を固定し、金型45を回転させて、金型45の上面に第一円C1を加工する。このとき、第一円C1は、真の回転中心O(0,0)を中心とした円とされる。また、研磨工具41の研磨部43の先端には幅があるため、第一円C1の輪郭線には加工幅がある。 First, as shown in FIG. 8, an arbitrary temporary center A is determined on the upper surface of the mold 45, and the polishing tool 41 is moved to the temporary center A. At this time, the coordinates (x 1 , y 1 ) of the temporary center A are not clear. Next, the polishing tool 41 is moved from the temporary center A to the point B shifted by a predetermined distance a in the x direction. Then, with the polishing portion 43 of the polishing tool 41 in contact with the mold 45 and the tool holding member 35 being leveled, the position of the polishing tool 41 is fixed, the mold 45 is rotated, and the upper surface of the mold 45 is The first circle C1 is processed. At this time, the first circle C1 is a circle centered on the true center of rotation O (0, 0). Further, since the tip of the polishing part 43 of the polishing tool 41 has a width, the contour line of the first circle C1 has a processing width.

第一円C1を加工した後、研磨工具41を一旦、仮中心Aに戻す。次に、研磨工具41を仮中心Aからy方向へ所定距離bずらした点Cに移動させる。そして、先ほどと同様に、研磨工具41の位置を固定した状態で、金型45を回転させて、金型45の上面に第二円C2を加工する。この第二円C2も真の回転中心O(0,0)を中心とした円とされる。また、第二円C2の輪郭線にも加工幅がある。   After processing the first circle C1, the polishing tool 41 is temporarily returned to the temporary center A. Next, the polishing tool 41 is moved from the temporary center A to a point C shifted by a predetermined distance b in the y direction. Then, in the same manner as before, the mold 45 is rotated while the position of the polishing tool 41 is fixed, and the second circle C <b> 2 is processed on the upper surface of the mold 45. This second circle C2 is also a circle centered on the true center of rotation O (0, 0). The contour line of the second circle C2 also has a processing width.

次に、第一円C1および第二円C2の各半径X、Yを求める。本実施例では、顕微鏡を使用して、図9に示すように、金型45の中心Oを通る直線H−Hと、第一円C1および第二円C2の輪郭線の交点X1、X2…、X8を測定する。たとえば、図9において、直線H−Hをx軸と考えて、各点X1、X2…、X8のx座標を測る。なお、顕微鏡には十字の目盛りSが設けられているので、各点X1…、X8の座標を容易に測ることができる。   Next, the radii X and Y of the first circle C1 and the second circle C2 are obtained. In this embodiment, using a microscope, as shown in FIG. 9, the intersections X1, X2,... Of the straight line HH passing through the center O of the mold 45 and the contour lines of the first circle C1 and the second circle C2. , X8 is measured. For example, in FIG. 9, the x-coordinate of each point X1, X2,. Since the microscope is provided with a cross scale S, the coordinates of the points X1,..., X8 can be easily measured.

そして、これらの数値を下記式1と式2に代入して、第一円C1の半径Xと第二円C2の半径Yを求める。   Then, by substituting these numerical values into the following formulas 1 and 2, the radius X of the first circle C1 and the radius Y of the second circle C2 are obtained.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

Figure 2007276081
Figure 2007276081

式1および式2から求めたXとY、および上記aとbを下記式3と式4に代入して、連立方程式を解くと、仮中心Aの座標(x,y)が求まり、これが求める補正量となる。つまり、この補正量(x,y)分だけ、研磨工具41を仮中心Aから移動させれば、真の中心Oに研磨工具41の研磨部43を配置することができる。 By substituting X and Y obtained from Equations 1 and 2 and a and b into Equations 3 and 4 below and solving the simultaneous equations, the coordinates (x 1 , y 1 ) of the temporary center A are obtained, This is the correction amount to be obtained. That is, if the polishing tool 41 is moved from the temporary center A by this correction amount (x 1 , y 1 ), the polishing portion 43 of the polishing tool 41 can be arranged at the true center O.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

Figure 2007276081
Figure 2007276081

調整後において、研磨工具41が金型45の中心に位置しているか否かを最終的に確認するためには、調整後の位置において円を描いてみればよい。
具体的には、図11に示すように、調整後の中心位置から、x軸方向に沿って研磨工具41を左右に移動させて、金型45の表面に線L1、L2を加工する。次に、調整後の中心位置から、y軸方向に沿って研磨工具41を上下に移動させて、金型45の表面に線L3、L4を加工する。
In order to finally confirm whether or not the polishing tool 41 is located at the center of the mold 45 after the adjustment, it is only necessary to draw a circle at the position after the adjustment.
Specifically, as shown in FIG. 11, the polishing tool 41 is moved left and right along the x-axis direction from the adjusted center position to process the lines L <b> 1 and L <b> 2 on the surface of the mold 45. Next, the polishing tool 41 is moved up and down along the y-axis direction from the adjusted center position to process the lines L3 and L4 on the surface of the mold 45.

そして、第一円C1を加工した場合と同様に、研磨工具41を調整後の中心位置に固定した状態で、金型45を回転させて金型45の表面に第三円C3を加工する。
このとき、第三円C3の中心が真の中心であり、第三円C3は研磨工具41(研磨部43)の位置とズレの分だけ偏って描かれる。これを見ることで、調整後の中心位置が、真の中心とどれだけズレているかが把握できる。
そして、たとえば、その誤差が10μm(0.01mm)以内であれば、規格内として、調整後の中心位置を真の中心Oとみなす。また、その誤差が規格外であれば、もう一度作業をやり直して、中心位置を求めればよい。
Then, in the same manner as when the first circle C1 is processed, the mold 45 is rotated and the third circle C3 is processed on the surface of the mold 45 with the polishing tool 41 fixed at the adjusted center position.
At this time, the center of the third circle C3 is the true center, and the third circle C3 is drawn with a deviation from the position of the polishing tool 41 (polishing portion 43). By seeing this, it is possible to grasp how much the adjusted center position is deviated from the true center.
For example, if the error is within 10 μm (0.01 mm), the adjusted center position is regarded as the true center O within the standard. If the error is out of specification, the operation may be performed again to obtain the center position.

なお、実際に、金型の表面に円を加工する場合について説明したが、加工を行なう代わりに金型の表面に薄く塗料を塗布して、上記と同様に、その塗料の表面に円を描いて補正量を求めることも可能である。   In addition, although the case where a circle is actually processed on the surface of the mold has been described, instead of performing the processing, a thin paint is applied to the surface of the mold, and a circle is drawn on the surface of the paint as described above. It is also possible to obtain the correction amount.

ところで、本実施例の研磨装置により、研磨量(加工量)が均等となるように研磨する場合、研磨工具41の走査速度は、次のように導かれる。   By the way, when the polishing apparatus of this embodiment performs polishing so that the polishing amount (processing amount) is uniform, the scanning speed of the polishing tool 41 is derived as follows.

まず、プレストンの法則より、加工量δは、式5で示される。ただし、kは比例定数、Pは荷重(圧力)、Vは研磨工具と金型の相対速度、tは滞留時間を示す。また、式5では、超音波のパワーは考慮していない。   First, the processing amount δ is expressed by Equation 5 from Preston's law. Here, k is a proportional constant, P is a load (pressure), V is a relative speed between the polishing tool and the mold, and t is a residence time. Further, in Formula 5, the power of ultrasonic waves is not considered.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

ここで、金型45を等回転速度ω(ラジアン/秒)で回転させながら、研磨工具41を半径方向(x方向)に速度F(x)で走査させる場合、単位面積あたりの研磨時間t(=滞留時間)は、式6で示される。   Here, when the polishing tool 41 is scanned at a speed F (x) in the radial direction (x direction) while rotating the mold 45 at a constant rotational speed ω (radian / second), the polishing time t (per unit area) = Residence time) is given by Equation 6.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

また、Aは研磨部43の研磨痕の面積(一定)であり、圧力Pと荷重Wとの間には、式7の関係がある。   Further, A is the area (constant) of the polishing mark of the polishing portion 43, and there is a relationship of Equation 7 between the pressure P and the load W.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

式5、式6および式7より、式8が導かれる。   Equation 8 is derived from Equation 5, Equation 6, and Equation 7.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

そして、加工量δを一定にしようとする場合、式8から研磨工具41の走査速度F(x)を半径xに反比例する値に制御しながら加工すればよいことがわかる。   When it is desired to keep the machining amount δ constant, it can be seen from Equation 8 that the machining is performed while controlling the scanning speed F (x) of the polishing tool 41 to a value inversely proportional to the radius x.

図12は、研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。
本実施例の研磨装置は、研磨工具41が進む軌跡が細かく分割されており、研磨工具41は、図12に示すように、少しずつ段階的に送られていく。そして、この段階的な送りの各ステップにおいて、次のステップ位置を呼び出して研磨工具41を送る際に、式8から算出された速度で研磨工具41を次の位置まで送ることで、研磨量を均等とすることができる。
FIG. 12 is a part of a flowchart showing how to send the polishing tool.
In the polishing apparatus of this embodiment, the trajectory of the polishing tool 41 is finely divided, and the polishing tool 41 is sent step by step as shown in FIG. Then, in each step of the stepwise feeding, when the next step position is called and the polishing tool 41 is sent, the polishing amount is reduced by sending the polishing tool 41 to the next position at a speed calculated from Equation 8. Can be even.

しかしながら、式8から算出される走査速度で研磨工具41を段階的に送っていくと、金型45の中心部分の加工量が多くなり過ぎて、中心部分がえぐられた誤差形状になりやすい。これは、中心近辺では半径xが小さくなり、式8から速度F(x)が非常に大きい値になってしまうためと考えられる。
つまり、式8の条件下では、半径xが小さくなる金型45の中心近辺では、研磨工具41を非常な高速で半径方向に走査させなければならず、速度・加速度ともに大きくなるため、第一基台3を駆動するモータなどのアクチュエータに過大な負担が加わり、要求速度で駆動できない。その結果、中心近辺において加工誤差が生じる。
However, if the polishing tool 41 is fed stepwise at the scanning speed calculated from Equation 8, the amount of processing at the central portion of the mold 45 becomes too large, and an error shape with the central portion being easily removed tends to occur. This is considered to be because the radius x decreases near the center, and the velocity F (x) becomes a very large value according to Equation 8.
That is, under the condition of Expression 8, the polishing tool 41 must be scanned in the radial direction at a very high speed near the center of the mold 45 where the radius x is small, and both the speed and acceleration increase. An excessive load is applied to an actuator such as a motor for driving the base 3, and the actuator cannot be driven at the required speed. As a result, a machining error occurs near the center.

このように、研磨装置の半径方向(x方向)の送りを駆動するモータのパワーの限度から、送り速度や加速度の制限を受け、中心近辺では式8から算出される速度を実現できなくなる。そして、研磨工具41の走査速度が、式8から算出される速度を下回ると、それに応じて、研磨工具41の滞留時間が長くなり、設定より過剰に加工されて、えぐられたような加工誤差が発生する。   As described above, the speed calculated from Expression 8 cannot be realized near the center due to limitations on the feed speed and acceleration due to the power limit of the motor that drives the feed in the radial direction (x direction) of the polishing apparatus. When the scanning speed of the polishing tool 41 is lower than the speed calculated from the equation 8, the residence time of the polishing tool 41 is correspondingly increased, and the processing error is caused by being processed excessively than the set value. Will occur.

このような中心付近における過剰加工を防止するために、本実施例の研磨装置は、早送り機能が備えられている。
ここで、加工機には、切削送りと、早送りの二通りの送り速度を有するものがある。切削送りは、十分な帰還制御ができる安全圏内で制御が行なわれるものであり、早送りは、それを超えた速さで高速に工具を初期位置に移動したりするものである。
そして、本実施例の研磨装置は、この早送りを行なう早送り機能を備えることで、中心部分の過剰な加工が防止される。
In order to prevent such excessive machining in the vicinity of the center, the polishing apparatus of the present embodiment is provided with a fast feed function.
Here, some processing machines have two kinds of feed speeds of cutting feed and rapid feed. The cutting feed is controlled within a safe range where sufficient feedback control can be performed, and the fast feed moves the tool to the initial position at a high speed at a speed exceeding that.
And the polishing apparatus of a present Example is provided with the rapid feed function which performs this fast feed, and the excessive process of a center part is prevented.

以下、早送り機能を備えた本実施例の研磨装置による研磨加工の際に、中心部分の過剰加工を防止する方法について説明する。
なお、本実施例では、金型45の中心のx座標を0とし、研磨工具41が、x方向に沿って負の側から金型45の中心を通って正の側へ移動しながら研磨する場合について説明する。つまり、図1において、研磨工具41が左から右へ移動して研磨する場合について説明する。
Hereinafter, a method for preventing the excessive processing of the central portion during the polishing process by the polishing apparatus of the present embodiment having the fast-forward function will be described.
In this embodiment, the x coordinate of the center of the mold 45 is set to 0, and the polishing tool 41 is polished while moving from the negative side along the x direction to the positive side through the center of the mold 45. The case will be described. That is, in FIG. 1, the case where the polishing tool 41 moves from the left to the right for polishing will be described.

まず、加工条件を一定として、研磨工具41を上述の式8から算出される走査速度で段階的に送って金型45を研磨加工した場合に、どこからどのように誤差が増すかを、測定を通じて把握する。なお、データを蓄積していけば類似の形状に対しても過剰加工の推定ができる。   First, through measurement, from where and how the error increases when the mold 45 is polished by feeding the polishing tool 41 stepwise at the scanning speed calculated from the above equation 8 with the processing conditions fixed. To grasp. If data is accumulated, over-processing can be estimated even for similar shapes.

図13は、金型の中心付近での誤差分布を示す図である。
上記測定により、過剰加工が発生する場所が把握され、たとえば、図13に示すように、金型45の半径R0以内で過剰加工が顕著になることが特定されたとする。
つまり、x座標が−R0〜+R0の範囲で過剰加工が顕著になったことが特定された場合には、以下のように研磨工具41を送る。
FIG. 13 is a diagram showing an error distribution near the center of the mold.
As a result of the above measurement, it is assumed that the location where excessive machining occurs is identified. For example, as shown in FIG. 13, it is specified that excessive machining becomes significant within the radius R0 of the mold 45.
That is, when it is determined that excessive machining becomes significant in the range where the x coordinate is −R0 to + R0, the polishing tool 41 is sent as follows.

図14は、金型中心付近の過剰加工を防止するための研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。
まず、研磨工具41の次の送り位置を読み出した後、その送り位置のx座標Nが−R0〜+R0の範囲に入っているかどうかを判定する。つまり、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、R0よりも大きいかどうかを判定する。
FIG. 14 is a part of a flowchart showing how to feed the polishing tool for preventing excessive machining near the center of the mold.
First, after reading the next feed position of the polishing tool 41, it is determined whether or not the x coordinate N of the feed position is in the range of −R0 to + R0. That is, it is determined whether or not the absolute coordinate | N | in the x direction of the next feed position is larger than R0.

判定の結果、次の送り位置の絶対座標|N|が、半径R0よりも大きい場合には、通常の処理、つまり式8から得られる速度で、研磨工具41を次の位置まで送る。
言い換えれば、次の送り位置のx座標Nが、−R0より小さい場合には、式8から得られる速度で研磨工具41を次の位置まで送る。
As a result of the determination, if the absolute coordinate | N | of the next feeding position is larger than the radius R0, the polishing tool 41 is fed to the next position at a speed obtained from the normal processing, that is, Expression 8.
In other words, when the x coordinate N of the next feeding position is smaller than −R0, the polishing tool 41 is fed to the next position at the speed obtained from Expression 8.

また、判定の結果、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、半径R0以下であった場合には、早送り機能を用いて研磨工具41をx座標+R0まで送ってしまう。
つまり、次の送り位置のx座標Nが、−R0〜+R0の範囲内である場合には、早送り機能を用いて研磨工具41をx座標+R0まで送ってしまう。
そして、研磨工具41をx座標+R0まで送った後は、式8から得られる速度で段階的に研磨工具41を送っていけばよい。
If the absolute coordinate | N | in the x direction of the next feed position is equal to or less than the radius R0 as a result of the determination, the polishing tool 41 is sent to the x coordinate + R0 using the fast feed function.
That is, when the x coordinate N of the next feed position is within the range of −R0 to + R0, the polishing tool 41 is fed to the x coordinate + R0 using the fast feed function.
Then, after the polishing tool 41 is sent to the x coordinate + R0, the polishing tool 41 may be sent stepwise at a speed obtained from Equation 8.

このように、本実施例の研磨装置は、金型45の中心部分を研磨工具41が帰還制御より高速で送られることで、要求速度に達しないことで過剰な加工がなされてしまうのを回避することができる。   As described above, the polishing apparatus according to the present embodiment avoids excessive processing by not reaching the required speed because the polishing tool 41 is fed at a higher speed than the feedback control through the central portion of the mold 45. can do.

なお、研磨工具41をx方向に沿って左から右へ移動して研磨する場合について説明したが、右から左へ研磨する場合も同様に研磨工具41を送ればよい。   In addition, although the case where polishing was performed by moving the polishing tool 41 from left to right along the x direction has been described, the polishing tool 41 may be similarly sent when polishing from right to left.

また、本実施例では、研磨工具41を超音波で振動させている。そこで、過剰加工を防止するために、上記方法に加えて、または単独で、次のような制御も可能である。
図15は、超音波振動を調整して金型中心付近の過剰加工を防止する際の研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。
In this embodiment, the polishing tool 41 is vibrated with ultrasonic waves. Therefore, in order to prevent excessive machining, the following control is possible in addition to the above method or alone.
FIG. 15 is a part of a flowchart showing how to feed the polishing tool when adjusting the ultrasonic vibration to prevent over-processing near the mold center.

まず、次の送り位置を読み出した後、その送り位置のx方向の絶対座標|N|が半径R0よりも大きかった場合には、通常の超音波振動強度で研磨工具41を駆動する。   First, after the next feed position is read, if the absolute coordinate | N | in the x direction of the feed position is larger than the radius R0, the polishing tool 41 is driven with a normal ultrasonic vibration intensity.

判定の結果、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、半径R0よりも小さい場合には、さらに絶対座標|N|が半径R1よりも大きいかどうか判定する。なお、R0>R1とする(図13)。
判定の結果、半径R1よりも大きかった場合には、次の送り位置の絶対座標|N|が半径R0〜R1の間にあると判定され、通常の超音波振動強度より低減した減衰レベル1で研磨工具41を駆動する。
As a result of the determination, if the absolute coordinate | N | of the next feed position in the x direction is smaller than the radius R0, it is further determined whether or not the absolute coordinate | N | is larger than the radius R1. Note that R0> R1 (FIG. 13).
As a result of the determination, if it is larger than the radius R1, it is determined that the absolute coordinate | N | of the next feed position is between the radii R0 to R1, and the attenuation level 1 is lower than the normal ultrasonic vibration intensity. The polishing tool 41 is driven.

また、判定の結果、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、半径R1よりも小さかった場合には、深い内周部にあると判定され、超音波振動強度を減衰レベル1よりさらに低減した減衰レベル2で研磨工具41を駆動する。
なお、当然、減衰レベル1より減衰レベル2の振幅のほうが小さく、場合によっては、超音波の発振を停止させて制御することもできる。
As a result of the determination, if the absolute coordinate | N | of the next feed position in the x direction is smaller than the radius R1, it is determined that it is in the deep inner periphery, and the ultrasonic vibration intensity is determined from the attenuation level 1. Further, the polishing tool 41 is driven at a reduced attenuation level 2.
Naturally, the amplitude of the attenuation level 2 is smaller than that of the attenuation level 1, and in some cases, the control can be performed by stopping the oscillation of the ultrasonic wave.

このように、金型45の中心近辺において超音波振動強度を低減することで、中心近辺の過剰加工を防止することができる。   In this way, by reducing the ultrasonic vibration intensity in the vicinity of the center of the mold 45, excessive machining in the vicinity of the center can be prevented.

さらに、中心近辺の過剰加工を防止するために、金型45にかかる荷重を調整してもよい。
図16は、荷重を調整して、金型の中心付近の過剰加工を防止する際の研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。
Further, the load applied to the mold 45 may be adjusted in order to prevent excessive machining near the center.
FIG. 16 is a part of a flowchart showing how to feed the polishing tool when the load is adjusted to prevent excessive machining near the center of the mold.

まず、研磨工具41の次の送り位置を読み出した後、その位置のx方向の絶対座標|N|が半径R0よりも大きいかどうか判定する。
判定の結果、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、半径R0よりも大きかった場合には、通常の荷重で、つまり研磨工具41をそのまま右方向へ送る。
First, after reading the next feed position of the polishing tool 41, it is determined whether or not the absolute coordinate | N | of the position in the x direction is larger than the radius R0.
As a result of the determination, if the absolute coordinate | N | in the x direction of the next feeding position is larger than the radius R0, the polishing tool 41 is fed rightward with a normal load.

また、判定の結果、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が、半径R0以下であった場合には、第三基台7を上動させて研磨工具41を一旦上空に退避させる。この際、研磨工具41を金型45から完全に離してもよいし、研磨工具41の研磨部43が金型45に当接する範囲で上空に退避させるようにしても構わない。
退避させた場合、x方向の移動は、読み出した値で制御し、次の送り位置のx方向の絶対座標|N|が再び半径R0の外にでたら、荷重位置も通常位置の制御に戻す。つまり、第三基台7を下降させて工具保持部材35を水平位置に戻し、研磨部43を金型45に当接させる。
As a result of the determination, if the absolute coordinate | N | in the x direction of the next feed position is equal to or less than the radius R0, the third base 7 is moved upward to temporarily retract the polishing tool 41 to the sky. . At this time, the polishing tool 41 may be completely separated from the mold 45, or the polishing tool 41 may be retreated to the sky as long as the polishing portion 43 of the polishing tool 41 contacts the mold 45.
When retracted, movement in the x direction is controlled by the read value, and when the absolute coordinate | N | of the next feed position in the x direction is outside the radius R0 again, the load position is returned to control of the normal position. . That is, the third base 7 is lowered to return the tool holding member 35 to the horizontal position, and the polishing portion 43 is brought into contact with the mold 45.

このように、金型45の中心近辺において、金型45にかかる荷重を調整することでも、金型45の中心近辺の過剰加工を防止することができる。   In this way, by adjusting the load applied to the mold 45 in the vicinity of the center of the mold 45, excessive processing in the vicinity of the center of the mold 45 can be prevented.

以上のように、本実施例の研磨装置は、金型の中心近辺における加工方法を変更することで、中心部分の過剰な加工を防止することができる。   As described above, the polishing apparatus of the present embodiment can prevent excessive processing of the central portion by changing the processing method in the vicinity of the center of the mold.

ところで、上記実施例では、研磨工具41は、その進行方向に沿って振動しているが、研磨の平準化を図り、研磨むらなどの発生を抑制するためには、研磨工具41の振動の方向を変えたり、複数の走査モードを有したりすることが好ましい。
以下、本発明の研磨装置の変形例について説明する。なお、本変形例の研磨装置は、基本的には、前記実施例の研磨装置と同様の構成であり、異なる部分を中心に説明する。
By the way, in the said Example, although the polishing tool 41 is vibrating along the advancing direction, in order to attain leveling of grinding | polishing and to suppress generation | occurrence | production of grinding | polishing unevenness etc., the direction of the vibration of the grinding tool 41 is demonstrated. It is preferable to change or to have a plurality of scanning modes.
Hereinafter, modified examples of the polishing apparatus of the present invention will be described. Note that the polishing apparatus of this modification example has basically the same configuration as the polishing apparatus of the above-described embodiment, and will be described with a focus on different parts.

図17は工具保持部材に超音波発振子が取り付けられた状態を示す図である。   FIG. 17 is a view showing a state in which the ultrasonic oscillator is attached to the tool holding member.

上記実施例では、工具保持部材35の内部に振動子37が設けられていたが、本変形例では、工具保持部材35の先端部に超音波発振子81が設けられている。
具体的には、工具保持部材35の先端部に、矩形筒状の取付部83が設けられており、この取付部83内に超音波発振子81が取り付けられている。
取付部83は、工具保持部材35が水平な状態において、その中央の矩形穴が上下方向に沿うように形成されている。
In the above embodiment, the vibrator 37 is provided inside the tool holding member 35, but in this modification, the ultrasonic oscillator 81 is provided at the tip of the tool holding member 35.
Specifically, a rectangular cylindrical attachment portion 83 is provided at the tip of the tool holding member 35, and the ultrasonic oscillator 81 is attached in the attachment portion 83.
The attachment portion 83 is formed such that the central rectangular hole is along the vertical direction when the tool holding member 35 is horizontal.

本変形例の超音波発振子81は、金属やセラミック製の直方体形状の発振体87の各側面に、電圧の印加により伸縮する圧電素子89,91,93,95が貼り付けられて形成されている。この際、圧電素子89と圧電素子91、および圧電素子93と圧電素子95は対向する側面にそれぞれ設けられている。
なお、これらの対向する向きを同図に示すように、それぞれx方向およびy方向と定義する。これは便宜的に図1のx、y方向と対応させるが、xとyが入れ替わっても話は同じである。また、発振体87は伸縮するタイプ以外に積層型でも良い。
The ultrasonic oscillator 81 of this modification is formed by attaching piezoelectric elements 89, 91, 93, and 95 that are expanded and contracted by applying a voltage to each side surface of a rectangular parallelepiped oscillator 87 made of metal or ceramic. Yes. At this time, the piezoelectric element 89 and the piezoelectric element 91, and the piezoelectric element 93 and the piezoelectric element 95 are provided on opposite side surfaces, respectively.
These facing directions are defined as an x direction and a y direction, respectively, as shown in FIG. This is made to correspond to the x and y directions in FIG. 1 for convenience, but the story is the same even if x and y are interchanged. The oscillator 87 may be a laminated type other than the type that expands and contracts.

また、本変形例では、図17に示すように、発振子81の発振体87の中央に、上下方向に沿って研磨工具41がはめ込まれて固定されている。
そして、本変形例では、工具保持部材35の取付部83内で超音波発振子81が動作することで、研磨工具41が振動する。
In this modification, as shown in FIG. 17, the polishing tool 41 is fitted and fixed in the center of the oscillator 87 of the oscillator 81 along the vertical direction.
In this modification, the polishing tool 41 vibrates when the ultrasonic oscillator 81 operates in the attachment portion 83 of the tool holding member 35.

図18は、圧電素子89(91,93,95)の内部構造を示す図であり、(a)は通常の状態を示し、(b)は伸長した状態、(c)は縮小した状態を示す図である。
図18(a)に示すように、圧電素子89(91,93,95)は圧電物質89A(91A,93A,95A)を挟み込むように電極89B(91B,93B,95B)(陽極)および電極89C(91C,93C,95C)(陰極)が接続されて形成されている。実用的には同じ印加電圧で歪が大きくなるように圧電物質と電極の対を積層させたりするが、動作原理としては同じである。
FIG. 18 is a diagram showing the internal structure of the piezoelectric element 89 (91, 93, 95), where (a) shows a normal state, (b) shows an expanded state, and (c) shows a reduced state. FIG.
As shown in FIG. 18A, the piezoelectric element 89 (91, 93, 95) includes an electrode 89B (91B, 93B, 95B) (anode) and an electrode 89C so as to sandwich the piezoelectric material 89A (91A, 93A, 95A). (91C, 93C, 95C) (cathode) is connected and formed. In practice, a pair of piezoelectric material and electrode is laminated so that the strain is increased at the same applied voltage, but the operation principle is the same.

そして、図18(b)に示すように、電極89Bと電極89Cを外部の電源に接続し、電極89Bに正の電圧を、電極89Cに負の電圧を印加すると、圧電素子は上下方向に長さが伸長する。
逆に、図18(c)に示すように、電極89Bに負の電圧を、電極89Cに正の電圧を印加すると、圧電素子は上下方向に長さが縮小する。
Then, as shown in FIG. 18B, when the electrodes 89B and 89C are connected to an external power source and a positive voltage is applied to the electrode 89B and a negative voltage is applied to the electrode 89C, the piezoelectric element is elongated in the vertical direction. Stretches.
Conversely, as shown in FIG. 18C, when a negative voltage is applied to the electrode 89B and a positive voltage is applied to the electrode 89C, the length of the piezoelectric element is reduced in the vertical direction.

図19は、超音波発振子を正面から見た概略図である。
また、図20は、超音波発振子の動作を示す図である。
次に、圧電素子89と圧電素子91に注目して、圧電素子89と圧電素子91が対向する面の動作について、図19および図20を参照しながら説明する。
FIG. 19 is a schematic view of the ultrasonic oscillator as viewed from the front.
FIG. 20 is a diagram illustrating the operation of the ultrasonic oscillator.
Next, focusing on the piezoelectric element 89 and the piezoelectric element 91, the operation of the surface where the piezoelectric element 89 and the piezoelectric element 91 face each other will be described with reference to FIGS.

図19において、符号103は電源装置(または十分大きい出力容量を有する発振回路)であり、その出力O1と出力O2に所望の電圧(波形)を発生させることができる。
本実施例では、図19に示すように、電源装置103の出力O1は、圧電素子89の陽極89Bと圧電素子91の陰極91Cに接続され、出力O2は、圧電素子89の陰極89Cと圧電素子91の陽極91Bに接続されている。
In FIG. 19, reference numeral 103 denotes a power supply device (or an oscillation circuit having a sufficiently large output capacity), which can generate a desired voltage (waveform) at its output O1 and output O2.
In this embodiment, as shown in FIG. 19, the output O1 of the power supply device 103 is connected to the anode 89B of the piezoelectric element 89 and the cathode 91C of the piezoelectric element 91, and the output O2 is connected to the cathode 89C of the piezoelectric element 89 and the piezoelectric element. 91 is connected to the anode 91B.

この状態で出力O1に負の電圧を印加し、出力O2に正の電圧を印加すると、圧電素子89は縮小し、圧電素子91は伸長する。これにより、図20(a)の状態から、発振子81は相対的に上下端部が左に、中央部分が右に動くように変形し、図20(b)に示すように、右に凸状に湾曲する。   In this state, when a negative voltage is applied to the output O1 and a positive voltage is applied to the output O2, the piezoelectric element 89 contracts and the piezoelectric element 91 expands. Accordingly, from the state of FIG. 20A, the oscillator 81 is deformed so that the upper and lower ends move to the left and the central portion to the right, and protrudes to the right as shown in FIG. 20B. Curved in a shape.

逆に、出力O1に正の電圧を印加し、出力O2に負の電圧を印加すると、圧電素子89は伸長し、圧電素子91は縮小する。これにより、図20(c)に示すように、発振子81は相対的に上下端部が右に、中央部分が左に動くように変形し、左に凸状に湾曲する。   Conversely, when a positive voltage is applied to the output O1 and a negative voltage is applied to the output O2, the piezoelectric element 89 expands and the piezoelectric element 91 contracts. As a result, as shown in FIG. 20C, the oscillator 81 is deformed so that the upper and lower ends relatively move to the right and the central portion moves to the left, and is curved convexly to the left.

そして、電源装置103を発振回路として、出力O1と出力O2に印加する電圧の極性を定期的に変えてやると、図20(b)、(c)が周期的に繰り返されて、超音波発振子81はx方向に振動する。   When the polarity of the voltage applied to the output O1 and the output O2 is periodically changed using the power supply device 103 as an oscillation circuit, FIGS. 20B and 20C are periodically repeated to generate ultrasonic oscillation. The child 81 vibrates in the x direction.

また、図19と同様の構成で、圧電素子93および圧電素子95をもう一つの電源装置または発振回路に接続すれば、超音波発振子81をy方向に振動させることができる。さらに、発振回路の波形を工夫することにより、各方向の振幅の時間変化を正弦波状にすることが可能である。   Further, if the piezoelectric element 93 and the piezoelectric element 95 are connected to another power supply device or an oscillation circuit with the same configuration as in FIG. 19, the ultrasonic oscillator 81 can be vibrated in the y direction. Furthermore, by devising the waveform of the oscillation circuit, it is possible to make the time change of the amplitude in each direction sinusoidal.

次に、図21を参照しながら超音波発振子81を駆動する回路について説明する。
図21は、図17に示す超音波発振子を駆動する電気回路であり、符号111は、発振回路である。
Next, a circuit for driving the ultrasonic oscillator 81 will be described with reference to FIG.
FIG. 21 shows an electric circuit for driving the ultrasonic oscillator shown in FIG. 17, and reference numeral 111 denotes an oscillation circuit.

圧電素子の電圧と歪の関係が直線的であれば、発振波形は正弦波で可である。
また、圧電素子の電圧と歪に非線形性があるのであれば、それを補正するような波形整形を行うこともできる。通常発振回路の出力容量は電圧も電流も圧電素子を駆動するのには不十分なため、増幅回路113を経由して、圧電素子115に供給される。
なお、図21における圧電素子115は、図17の圧電素子89,91であると仮定する。
If the relationship between the voltage and strain of the piezoelectric element is linear, the oscillation waveform can be a sine wave.
In addition, if there is nonlinearity in the voltage and strain of the piezoelectric element, waveform shaping can be performed to correct it. Normally, the output capacity of the oscillation circuit is insufficient for driving the piezoelectric element in terms of voltage and current, and is supplied to the piezoelectric element 115 via the amplifier circuit 113.
It is assumed that the piezoelectric element 115 in FIG. 21 is the piezoelectric elements 89 and 91 in FIG.

また、発振回路111の出力は、90°位相回路117の入力に接続され、90°位相回路117の出力はさらに90°位相回路119に接続される。そして、90°位相回路117の出力は増幅回路121を介して圧電素子123に接続される。
なお、図21における圧電素子123は、図2の圧電素子93,95であると仮定する。
The output of the oscillation circuit 111 is connected to the input of the 90 ° phase circuit 117, and the output of the 90 ° phase circuit 117 is further connected to the 90 ° phase circuit 119. The output of the 90 ° phase circuit 117 is connected to the piezoelectric element 123 via the amplifier circuit 121.
It is assumed that the piezoelectric element 123 in FIG. 21 is the piezoelectric elements 93 and 95 in FIG.

本実施例では、90°位相回路117と並列にスイッチ125が接続される。さらに、90°位相回路119と並列にスイッチ127が接続される。これらのスイッチ125,127が導通状態になると、90°位相回路117,119は短絡されて動作しなくなるため、位相回路として動作しなくなる。また、これらのスイッチ125,127が開放(非導通)状態の場合は通常の90°位相回路117,119として動作する。   In this embodiment, a switch 125 is connected in parallel with the 90 ° phase circuit 117. Further, a switch 127 is connected in parallel with the 90 ° phase circuit 119. When these switches 125 and 127 become conductive, the 90 ° phase circuits 117 and 119 are short-circuited and do not operate, so that they do not operate as phase circuits. When these switches 125 and 127 are open (non-conducting), they operate as normal 90 ° phase circuits 117 and 119.

次に、90°位相回路117と90°位相回路119の直列回路の働きについて説明する。   Next, the function of the series circuit of the 90 ° phase circuit 117 and the 90 ° phase circuit 119 will be described.

(i)スイッチ125とスイッチ127が共に導通の場合、どちらの90°位相回路117,119も不動作となり、発振回路111の波形がそのまま増幅回路121に供給される。   (I) When both the switch 125 and the switch 127 are conductive, both the 90 ° phase circuits 117 and 119 are inoperative, and the waveform of the oscillation circuit 111 is supplied to the amplifier circuit 121 as it is.

(ii)スイッチ125とスイッチ127の一方が導通で他方が開放の場合、一方の90°位相回路は不動作となり、他方の90°位相回路は動作となり、発振回路111の90°位相ずれ波形が増幅回路121に供給される。   (ii) When one of the switch 125 and the switch 127 is conductive and the other is open, one 90 ° phase circuit is inoperative, the other 90 ° phase circuit is in operation, and the 90 ° phase shift waveform of the oscillation circuit 111 is This is supplied to the amplifier circuit 121.

(iii)スイッチ125とスイッチ127が共に開放の場合、どちらの90°位相回路117,119も動作となり、発振回路111の180°位相ずれ波形すなわち符号反転波形が増幅回路121に供給される。   (Iii) When both the switch 125 and the switch 127 are open, both the 90 ° phase circuits 117 and 119 are operated, and the 180 ° phase shift waveform, that is, the sign inversion waveform of the oscillation circuit 111 is supplied to the amplifier circuit 121.

また、本実施例では、増幅回路113と圧電素子115の間、および増幅回路121と圧電素子123の間に、それぞれ独立したスイッチ(不図示)が設けられている。そして、このスイッチを開放することによって圧電素子のその軸(xまたはy)の振動を行わせないようにできる。   In this embodiment, independent switches (not shown) are provided between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 and between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123, respectively. By opening this switch, the vibration of the axis (x or y) of the piezoelectric element can be prevented.

以上が、図17に示す本実施例の超音波発振子を駆動する電気回路の構成であり、次に、図22を参照しながらこの電気回路の働きを説明する。   The above is the configuration of the electric circuit for driving the ultrasonic oscillator of the present embodiment shown in FIG. 17. Next, the operation of this electric circuit will be described with reference to FIG.

(ケース1)まず、スイッチ125とスイッチ127が共に導通し、増幅回路113と圧電素子115間の不図示のスイッチが導通で、増幅回路121と圧電素子123間の不図示のスイッチが非導通の場合について説明する。
この場合、圧電素子115のみが駆動され、図17の圧電素子89,91のみが駆動されて振動するから、超音波発振子81はx方向にのみ振動し、図22(a)の振動になる。
(Case 1) First, both the switch 125 and the switch 127 are turned on, the switch (not shown) between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 is turned on, and the switch (not shown) between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123 is turned off. The case will be described.
In this case, only the piezoelectric element 115 is driven, and only the piezoelectric elements 89 and 91 in FIG. 17 are driven to vibrate, so that the ultrasonic oscillator 81 vibrates only in the x direction, resulting in the vibration in FIG. .

(ケース2)次に、スイッチ125とスイッチ127が共に導通し、増幅回路113と圧電素子115間の不図示のスイッチが非導通で、増幅回路121と圧電素子123間の不図示のスイッチが導通している場合について説明する。
この場合、圧電素子123のみが駆動され、図17の圧電素子93,95のみが駆動されて振動するから、超音波発振子81はy方向にのみ振動し、図22(b)の振動になる。
(Case 2) Next, the switch 125 and the switch 127 are both turned on, the switch (not shown) between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 is turned off, and the switch (not shown) between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123 is turned on. The case where it is doing is demonstrated.
In this case, only the piezoelectric element 123 is driven, and only the piezoelectric elements 93 and 95 of FIG. 17 are driven to vibrate, so that the ultrasonic oscillator 81 vibrates only in the y direction, resulting in the vibration of FIG. .

(ケース3)次に、スイッチ125とスイッチ127が共に導通し、増幅回路113と圧電素子115間の不図示のスイッチが導通で、増幅回路121と圧電素子123間の不図示のスイッチが導通している場合について説明する。
この場合、圧電素子115と圧電素子123が同じ波形で駆動されて振動するから、超音波発振子81はY=X方向に振動し、図22(c)の振動になる。
(Case 3) Next, both the switch 125 and the switch 127 are turned on, the switch (not shown) between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 is turned on, and the switch (not shown) between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123 is turned on. The case will be described.
In this case, since the piezoelectric element 115 and the piezoelectric element 123 are driven with the same waveform and vibrate, the ultrasonic oscillator 81 vibrates in the Y = X direction, resulting in the vibration of FIG.

(ケース4)次に、スイッチ125とスイッチ127が共に開放し、増幅回路113と圧電素子115間の不図示のスイッチが導通で、増幅回路121と圧電素子123間の不図示のスイッチが導通している場合について説明する。
この場合、圧電素子115と圧電素子123が符号反転波形で駆動されて振動するから、超音波発振子81はY=−X方向に振動し、図22(d)の振動になる。
(Case 4) Next, both the switch 125 and the switch 127 are opened, the switch (not shown) between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 is turned on, and the switch (not shown) between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123 is turned on. The case will be described.
In this case, since the piezoelectric element 115 and the piezoelectric element 123 are driven to vibrate with a sign inversion waveform and vibrate, the ultrasonic oscillator 81 vibrates in the Y = −X direction, resulting in the vibration of FIG.

(ケース5)さらに、スイッチ125とスイッチ127の一方が導通、他方が開放で、増幅回路113と圧電素子115間の不図示のスイッチが導通で、増幅回路121と圧電素子123間の不図示のスイッチが導通している場合について説明する。
この場合、圧電素子115と圧電素子123が90°位相転波形で駆動されて振動するから、超音波発振子81は、Y=Acos(ωt)と、X=Asin(ωt)を合成した振動、すなわち図22(e)の(楕)円振動になる。
(Case 5) Furthermore, one of the switch 125 and the switch 127 is conductive and the other is open, the switch (not shown) between the amplifier circuit 113 and the piezoelectric element 115 is conductive, and the switch between the amplifier circuit 121 and the piezoelectric element 123 is not shown. A case where the switch is conductive will be described.
In this case, since the piezoelectric element 115 and the piezoelectric element 123 are driven to vibrate with a 90 ° phase shift waveform and vibrate, the ultrasonic oscillator 81 is a vibration that combines Y = Acos (ωt) and X = Asin (ωt), That is, the (elliptical) circular vibration of FIG.

このように、図17の構成の超音波発振子に対して、図21の駆動電気回路を用いることにより、円振動や互いに直交する直線振動などを行わせることが可能である。
なお、前記スイッチ125,スイッチ127、および増幅回路113,121と圧電素子115,123の間に挿入される各スイッチ(不図示)は、市販のパワーMOSFETやフォトMOSリレーなどと呼ばれる電力系半導体およびそれらを複合した素子によって容易に実現されるため、詳細な説明は省略する。
As described above, by using the drive electric circuit of FIG. 21 for the ultrasonic oscillator having the configuration of FIG. 17, it is possible to perform circular vibration or linear vibration orthogonal to each other.
The switches 125, 127, and the switches (not shown) inserted between the amplifier circuits 113, 121 and the piezoelectric elements 115, 123 are power semiconductors called commercially available power MOSFETs, photo MOS relays, etc. Detailed description will be omitted because it can be easily realized by a composite element.

ところで、図21の発振回路111の発振電圧を制御できれば、圧電素子115および圧電素子123に印加する電圧も制御でき、ひいては、図17の超音波発振子81の振動振幅を制御できる。
そこで、図23および図24を参照しながら振動振幅の制御機能について説明する。
By the way, if the oscillation voltage of the oscillation circuit 111 of FIG. 21 can be controlled, the voltage applied to the piezoelectric element 115 and the piezoelectric element 123 can also be controlled. As a result, the vibration amplitude of the ultrasonic oscillator 81 of FIG.
The vibration amplitude control function will be described with reference to FIGS. 23 and 24. FIG.

図23は、最も基本的な演算増幅器の反転増幅回路を示す図である。
同図において、符号131は演算増幅器であり、反転入力端子a、非反転入力端子b、出力端子cの3端子よりなる。
FIG. 23 is a diagram showing an inverting amplifier circuit of the most basic operational amplifier.
In the figure, reference numeral 131 denotes an operational amplifier, which comprises three terminals: an inverting input terminal a, a non-inverting input terminal b, and an output terminal c.

非反転入力端子bの電圧と、反転入力端子aの電圧の差の電圧を非常に大きな利得で増幅するために、図23のように接続すると、非反転入力端子bの電圧と反転入力端子aの電圧が等しくなるように強い負帰還作用が働く。
そして、入力133と反転入力端子aの間に接続された抵抗135(抵抗値R1)と、出力137と反転入力間に接続された抵抗139(抵抗値R)に対して、入力133の電圧をVin、出力137の電圧をVoutとすると、式9の関係が成り立つ。
In order to amplify the voltage of the difference between the voltage of the non-inverting input terminal b and the voltage of the inverting input terminal a with a very large gain, when the connection is made as shown in FIG. 23, the voltage of the non-inverting input terminal b and the inverting input terminal a A strong negative feedback action works so that the voltages of the two become equal.
The voltage of the input 133 is applied to the resistor 135 (resistance value R1) connected between the input 133 and the inverting input terminal a and the resistor 139 (resistance value R) connected between the output 137 and the inverting input. When Vin and the voltage of the output 137 are Vout, the relationship of Equation 9 is established.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

式9の関係から、抵抗135または抵抗139の各抵抗値R1,Rを制御できれば、固定振幅で発振している発振回路に対して、出力振幅を制御できることになる。
以下、固定振幅で発振している発振回路に対して、出力振幅を制御可能な増幅回路の電気回路例について説明する。
If the resistance values R1 and R of the resistor 135 or 139 can be controlled from the relationship of Equation 9, the output amplitude can be controlled for an oscillation circuit that oscillates at a fixed amplitude.
Hereinafter, an electric circuit example of an amplifier circuit capable of controlling the output amplitude with respect to an oscillation circuit oscillating with a fixed amplitude will be described.

図24は、離散的に利得を変え得る増幅回路の電気回路例を示す図である。基本的回路構成は図23と同じで、同じ要素には同じ記号を用いている。
図23と異なる点は、図23では入力133と反転入力端子aの間に接続されるのが一つの抵抗135だけであったが、図24では、スイッチSiと抵抗141i(ただしi=a,b,c,d,e)を直列接続したものを並列に接続したものが接続されていることである。なお、図示例における抵抗141i(i=a,b,c,d,e)の各抵抗値を、それぞれR、2R、4R、8R、16Rとする。
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an electric circuit of an amplifier circuit that can change gain discretely. The basic circuit configuration is the same as in FIG. 23, and the same symbols are used for the same elements.
23 differs from FIG. 23 in that only one resistor 135 is connected between the input 133 and the inverting input terminal a in FIG. 23, but in FIG. 24, the switch Si and the resistor 141i (where i = a, b, c, d, and e) connected in series are connected in parallel. Note that the resistance values of the resistor 141 i (i = a, b, c, d, e) in the illustrated example are R, 2R, 4R, 8R, and 16R, respectively.

そして、この部分の抵抗は、スイッチSiが導通時の抵抗=0、スイッチSiが開放時の抵抗=∞とすると式10で示される。   The resistance of this portion is expressed by Equation 10 assuming that the resistance when the switch Si is conductive = 0 and the resistance when the switch Si is open = ∞.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

ただし、i=a,b,c,d,eとして、スイッチSiが開放の時はSi=0、スイッチが導通の時はSi=1で与えられるから、式10を式9に適用すると式11のようになる。   However, since i = a, b, c, d, e is given by Si = 0 when the switch Si is open and Si = 1 when the switch is conductive, applying Equation 10 to Equation 9 results in Equation 11 become that way.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

式11より、スイッチSiの導通か開放かの組み合わせにより利得の調整が可能であることは明らかであり、この機能によって、この回路を図21の発振回路111の出力に接続することによって発振電圧が制御できる。
これに伴って圧電素子115および圧電素子123に印加する電圧も制御でき、その結果、図17の超音波発振子81の振動振幅を制御できる。
なお、式11では極性が反転しているが、正弦波発振においては長期的に見て同じ波形とみなせるので不都合は発生しない。
From equation 11, it is clear that the gain can be adjusted by the combination of conduction or open of the switch Si. By this function, the oscillation voltage can be reduced by connecting this circuit to the output of the oscillation circuit 111 of FIG. Can be controlled.
Accordingly, the voltage applied to the piezoelectric element 115 and the piezoelectric element 123 can be controlled, and as a result, the vibration amplitude of the ultrasonic oscillator 81 shown in FIG. 17 can be controlled.
Although the polarity is inverted in Expression 11, no problem occurs in sine wave oscillation because it can be regarded as the same waveform in the long run.

ところで、超音波のパワーを考慮しない場合の加工量について上述したが、超音波のパワーを考慮した場合の本変形例の研磨装置による加工量δは、プレストンの法則より、式12で示される。ただし、kは比例定数、Pは荷重(圧力)、Vは研磨部と金型の相対速度、tは滞留時間、uは超音波のパワーである。   By the way, although the processing amount when the ultrasonic power is not taken into account has been described above, the processing amount δ by the polishing apparatus of this modification when the ultrasonic power is taken into consideration is expressed by Equation 12 from Preston's law. Here, k is a proportional constant, P is a load (pressure), V is a relative speed between the polishing portion and the mold, t is a residence time, and u is an ultrasonic power.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

そして、研磨工具の走査速度F(x)は、式12と上記式6、式7より式13に示される。   The scanning speed F (x) of the polishing tool is expressed by Expression 13 from Expression 12, Expression 6, and Expression 7.

Figure 2007276081
Figure 2007276081

ここで、超音波のパワーuを一定として、金型の上面全部の加工量を一定(式13でδ=一定)に研磨しようとすると、研磨工具41の走査速度を半径xに反比例する値に制御しながら加工しなければならない。
しかしながら、上述したように、金型45の中心近辺では半径xが小さくなり、速度F(x)が非常に大きい値になってしまい、加工誤差が生じる。
Here, assuming that the ultrasonic power u is constant and the processing amount of the entire upper surface of the mold is to be polished to be constant (δ = constant in Expression 13), the scanning speed of the polishing tool 41 becomes a value inversely proportional to the radius x. It must be processed while being controlled.
However, as described above, the radius x decreases near the center of the mold 45, and the speed F (x) becomes a very large value, resulting in a processing error.

そこで、図24の回路を用いて、式13における超音波のパワーuを、半径Xに比例するように制御してやれば、走査速度は一定で加工量を一定に保つことができる。
制御の分解能をとれば、それだけパワーを0に近いところまで制御が可能になる。極端な場合として、超音波をオフにしてパワーをゼロとして加工をしないことも考えられる。
Therefore, if the ultrasonic power u in Equation 13 is controlled to be proportional to the radius X using the circuit of FIG. 24, the scanning speed is constant and the processing amount can be kept constant.
If the control resolution is taken, the power can be controlled to a level close to zero. As an extreme case, it may be possible not to perform processing with the ultrasonic power off and the power set to zero.

これは形状補正加工などにおいて、すでに十分な量の加工が行われている部分の加工は行わず、加工不足の部分のみ加工する場合には特に有用である。
現実には少ない分解能のパワー制御部材で安価にシステムを構成する場合、速度F(x)の制御と、超音波のパワーuの制御を併用することも可能である。
なお、本例では、説明しやすい演算増幅器の反転型増幅回路で利得制御も説明したが、他の形式でも良いのは言うまでもない。
This is particularly useful in the case of processing only a portion that is insufficiently processed without performing processing of a portion where a sufficient amount of processing has already been performed in shape correction processing or the like.
In reality, when a system is configured at low cost with a power control member having a small resolution, it is also possible to use the control of the speed F (x) and the control of the ultrasonic power u together.
In this example, the gain control is also described with an inverting amplifier circuit of an operational amplifier that is easy to explain, but it goes without saying that other types may be used.

例えば、研磨量が均等になるような研磨を行う際には、式13に従って走査速度F(x)や超音波のパワーuを制御しながら加工するとともに、加工量に応じて複数回走査する。
この場合、研磨工具41の振動様式は走査の度に図22の(a)〜(e)の中から選択して変化させることが可能である。
For example, when performing polishing so that the polishing amount becomes uniform, processing is performed while controlling the scanning speed F (x) and the ultrasonic power u in accordance with Expression 13, and scanning is performed a plurality of times according to the processing amount.
In this case, the vibration mode of the polishing tool 41 can be selected and changed from (a) to (e) of FIG.

例えば、図22の(a)と(b)を特定比率で交互に行うことにより、両方の研磨の長所を引き出す研摩が可能である。
また、図4の(c)と(d)を交互に行わせることによって、一方だけのときよりも研摩をより平準化できる。
さらに走査に図4の(e)をも加えて、いっそうの平準化を図ることも考えられる。
For example, by alternately performing (a) and (b) in FIG. 22 at a specific ratio, polishing that draws out the advantages of both polishings is possible.
Further, by alternately performing (c) and (d) in FIG. 4, polishing can be leveled more than when only one is performed.
Furthermore, it is conceivable to further equalize by adding (e) in FIG. 4 to the scanning.

なお、図22の(c)と(d)において、図では2方向の振幅が同じで、x方向に対して45度斜めに振動するようになっているが、各方向の振幅の割合を制御することにより、この角度は自在に制御可能である。
数回の走査に分けて研磨を行う場合、この角度を走査のたびごとに変化させることにより、平準化を改善させることも可能である。
22 (c) and 22 (d), the amplitudes in the two directions are the same in the figure, and the vibration is inclined 45 degrees with respect to the x direction. However, the ratio of the amplitudes in each direction is controlled. By doing so, this angle can be freely controlled.
When polishing is performed in several scans, leveling can be improved by changing this angle for each scan.

ところで、本変形例では、図17に示す超音波発振子を使用することで、図22に示すような複数方向の振動が可能とされたが、上記実施例のように、単一方向の振動しかできない場合でも、制御器11による制御を工夫することによって図22(e)以外の機能は実現できる。   By the way, in this modified example, by using the ultrasonic oscillator shown in FIG. 17, vibrations in a plurality of directions as shown in FIG. 22 are possible. Even if it is possible only, functions other than FIG.22 (e) are realizable by devising control by the controller 11. FIG.

具体的には、研磨工具41をx軸に沿って走査し、研磨工具41の振動の方向が図22(a)の状態から、研磨工具41の走査方向を、y軸に沿うように変えると図22(b)の振動状態になる。つまり、研磨工具41をx方向に振動させながら、第一基台3を移動させて工具保持部材35をx方向に沿って移動させている状態から、第一基台3の移動を止めて第二基台5を移動させて工具保持部材35をy方向に移動させればよい。
これはNCコード(Gコード)のXをYに置き換えるだけで実現できる。
Specifically, when the polishing tool 41 is scanned along the x-axis and the direction of vibration of the polishing tool 41 is changed from the state shown in FIG. 22A, the scanning direction of the polishing tool 41 is changed along the y-axis. The vibration state shown in FIG. That is, while the polishing tool 41 is vibrated in the x direction, the first base 3 is moved and the tool holding member 35 is moved along the x direction. What is necessary is just to move the two bases 5 and to move the tool holding member 35 to ay direction.
This can be realized simply by replacing X in the NC code (G code) with Y.

さらに、研磨工具41の走査方向を(Xn,0,Zn)(なお、n=0,1,2,・・・・,N)のような形で走査制御しているものを、(Xn,Zn)の値の組はそのまま同じものを採用して、下記式14または式15に置き換えて走査制御すれば、半径方向の走査の方向をxy面内で45度回転させることができて、図25で最初p方向の走査であったものを、q、rの方向の走査に変えることができる。
つまり、金型に対する研磨工具の相対的な振動を、図22(c),(d)の振動状態に対応した研摩を行なわせることができる。
Further, the scanning direction of the polishing tool 41 is controlled in the form of (Xn, 0, Zn) (where n = 0, 1, 2,..., N), (Xn, If the same set of values of Zn) is adopted as it is and replaced with the following formula 14 or formula 15 to perform scanning control, the scanning direction in the radial direction can be rotated 45 degrees in the xy plane. At 25, what was initially scanning in the p direction can be changed to scanning in the q and r directions.
In other words, the relative vibration of the polishing tool with respect to the mold can be polished corresponding to the vibration state of FIGS. 22 (c) and 22 (d).

Figure 2007276081
Figure 2007276081

Figure 2007276081
Figure 2007276081

さらに一般化して、(Xn・cosθ,Xn・sinθ,Zn)としてNCコードを生成すれば、研磨時の走査の方向をxy平面内で自在に回転(上記の場合θ度:可変)でき、動径方向に対する振動の方向を自在に制御可能である。   If the NC code is generated as (Xn · cos θ, Xn · sin θ, Zn) by generalization, the scanning direction during polishing can be freely rotated in the xy plane (in the above case, θ degree: variable) The direction of vibration with respect to the radial direction can be freely controlled.

このように、超音波のパワーを変えて研磨することで、超音波パワーを一定にして、走査速度のみを変えるよりも、走査速度制御部材の負担を減らすと共に、走査速度制御部材の限界からくる誤差を回避することができる。
また、加工において、複数回走査を行う場合、走査の度に振動のモードを変えることにより、より均一で加工むらの少ない研磨が可能となる。
In this way, polishing by changing the power of ultrasonic waves reduces the burden on the scanning speed control member rather than changing only the scanning speed by making the ultrasonic power constant, and comes from the limit of the scanning speed control member. Errors can be avoided.
In addition, when scanning is performed a plurality of times in processing, polishing can be performed more uniformly and with less processing unevenness by changing the vibration mode for each scanning.

本発明の研磨装置は、上記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。
例えば、上記実施例では、工具保持部材の水平状態を確認する方法として、近接スイッチを用いたが、その他の手段を用いることも可能である。
また、上記実施例に示した回路は一例であり、その構成は変更可能である。
The polishing apparatus of the present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and can be changed as appropriate.
For example, in the above embodiment, the proximity switch is used as a method for confirming the horizontal state of the tool holding member, but other means may be used.
Moreover, the circuit shown in the said Example is an example, The structure can be changed.

さらに、図26に示すように、工具保持部材35に設けられたホーン39の先端部において、工具保持部材35が水平な状態において、研磨工具41を傾斜した状態で回転可能に保持し、研磨工具41の上端部をモータ151の駆動軸に連結する構成としてもよい。これにより、研磨加工中において、研磨工具41は、振動すると共に、その軸まわりに回転することで、金型45表面の面粗さや表面性状の均一性の向上を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 26, the polishing tool 41 is rotatably held in an inclined state at the tip end portion of the horn 39 provided on the tool holding member 35 in a state where the tool holding member 35 is horizontal, It is good also as a structure which connects the upper end part of 41 to the drive shaft of the motor 151. FIG. Thereby, during the polishing process, the polishing tool 41 vibrates and rotates around its axis, so that the surface roughness of the surface of the mold 45 and the uniformity of the surface properties can be improved.

本発明の研磨装置の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the grinding | polishing apparatus of this invention. 図1の研磨装置の部分拡大図であり、一部を断面にして示している。It is the elements on larger scale of the polish device of Drawing 1, and shows a section in part. 図2のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 図2の左側面図である。FIG. 3 is a left side view of FIG. 2. 図2の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG. 2. 図1の研磨装置の工具保持部材が傾斜した状態を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the state in which the tool holding member of the grinding | polishing apparatus of FIG. 1 inclined. 荷重を測定している状態を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the state which is measuring the load. 中心を求める方法を示した参考図である。It is the reference figure which showed the method of calculating | requiring a center. 中心を求める方法を示した参考図である。It is a reference figure showing a method of obtaining the center. 中心を求める方法の工程を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process of the method of calculating | requiring a center. 調整後の中心が規格内かどうかを確認する際の方法を示した参考図である。It is the reference figure which showed the method at the time of confirming whether the center after adjustment is within a specification. 研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows how to send an abrasive tool. 金型の中心付近での誤差分布を示す図である。It is a figure which shows the error distribution in the center vicinity of a metal mold | die. 金型中心付近の過剰加工を防止するための研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows how to send the grinding | polishing tool for preventing the excessive process of mold center vicinity. 超音波振動を調整して金型中心付近の過剰加工を防止する際の研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows how to send the grinding | polishing tool at the time of adjusting ultrasonic vibration and preventing the excessive process of mold center vicinity. 荷重を調整して、金型の中心付近の過剰加工を防止する際の研磨工具の送り方を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows how to send the grinding | polishing tool at the time of adjusting a load and preventing the excessive process of the center vicinity of a metal mold | die. 本発明の研磨装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the grinding | polishing apparatus of this invention. 圧電素子の内部構造を示す図であり、(a)は通常の状態、(b)は伸長した状態、(c)は縮小した状態を示している。It is a figure which shows the internal structure of a piezoelectric element, (a) is a normal state, (b) is the expanded state, (c) has shown the contracted state. 図17の研磨装置の超音波発振子を正面から見た概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which looked at the ultrasonic oscillator of the polisher of Drawing 17 from the front. 図17の研磨装置の超音波発振子の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the ultrasonic oscillator of the grinding | polishing apparatus of FIG. 超音波発振子を駆動する電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit which drives an ultrasonic oscillator. 研磨工具の振動方向を示す図である。It is a figure which shows the vibration direction of a polishing tool. 基本的な演算増幅回路の反転増幅回路を示す図である。It is a figure which shows the inverting amplifier circuit of a basic operational amplifier circuit. 離散的に利得を変え得る増幅回路の電気回路例を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit example of the amplifier circuit which can change a gain discretely. 研磨工具の走査方向と振動方向とを示す参考図である。It is a reference drawing which shows the scanning direction and vibration direction of an abrasive tool. 本発明の研磨装置のさらに別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the grinding | polishing apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 架台
3 第一基台
5 第二基台
7 第三基台
11 制御器
13 支持部材
25 回転軸
35 工具保持部材
37 振動子
39 ホーン
41 研磨工具
43 研磨部
45 金型
47 取付台
51 近接センサ
53 金属ジグ
57 荷重調整部材
71 コイルバネ
73 電子秤
81 超音波発振子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stand 3 1st base 5 2nd base 7 3rd base 11 Controller 13 Support member 25 Rotating shaft 35 Tool holding member 37 Vibrator 39 Horn 41 Polishing tool 43 Polishing part 45 Mold 47 Mounting stand 51 Proximity sensor 53 Metal jig 57 Load adjusting member 71 Coil spring 73 Electronic scale 81 Ultrasonic oscillator

Claims (7)

前後左右および上下に移動可能な基台と、
この基台に前後方向に沿って設けられた回転軸まわりに揺動可能に保持された工具保持部材と、
この工具保持部材に設けられ、加工対象物を研磨する研磨工具と、
この研磨工具に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
前記工具保持部材の水平を検出する検出手段と、
この検出手段による検出を監視しつつ、前記工具保持部材を上下動させることで、前記工具保持部材を水平に保持可能に、前記基台を作動させる制御部と
を備えることを特徴とする研磨装置。
A base that can move back and forth, left and right and up and down;
A tool holding member held on the base so as to be swingable about a rotation axis provided along the front-rear direction;
A polishing tool provided on the tool holding member for polishing a workpiece;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to the polishing tool;
Detecting means for detecting the level of the tool holding member;
A polishing apparatus comprising: a control unit that operates the base so that the tool holding member can be held horizontally by moving the tool holding member up and down while monitoring detection by the detection means. .
加工対象物にかかる荷重を調整する荷重調整手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1, further comprising a load adjusting unit that adjusts a load applied to the workpiece.
垂直面内を揺動可能に基台に保持された工具保持部材は、その一端部に前記研磨工具が設けられており、
前記基台と工具保持部材との間には、付勢力を調整可能にコイルバネが設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
The tool holding member held on the base so that it can swing in the vertical plane is provided with the polishing tool at one end thereof,
The polishing apparatus according to claim 2, wherein a coil spring is provided between the base and the tool holding member so as to adjust an urging force.
前記研磨工具は棒状とされ、その軸線まわりに回転可能に、かつ、傾斜した状態で前記工具保持部材に保持された
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の研磨装置。
The polishing tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the polishing tool is formed in a rod shape, and is held by the tool holding member in an inclined state so as to be rotatable around an axis thereof. apparatus.
前記研磨工具の超音波振動の振幅、周波数、または振動方向を可変に制御可能とされた
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の研磨装置。
The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the amplitude, frequency, or vibration direction of the ultrasonic vibration of the polishing tool can be variably controlled.
請求項1から請求項5までのいずれかに記載の研磨装置において加工対象物の中心を求める方法であって、
仮中心Aを決定する工程、
仮中心Aから距離a離間した点Bに研磨工具を移動させる工程、
点Bに研磨工具を置いた状態で、加工対象物を回転させて第一円を描く工程、
仮中心Aから距離b離間した点Cに研磨工具を移動させる工程、
点Cに研磨工具を置いた状態で、加工対象物を回転させて第二円を描く工程、
各円の半径を求める工程、
前記距離a、距離bおよび前記各円の半径に基づいて補正量を求める工程
を含むことを特徴とする加工対象物の中心決定方法。
A method for obtaining a center of an object to be processed in the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Determining the temporary center A;
Moving the polishing tool to a point B separated from the temporary center A by a distance a;
A process of drawing a first circle by rotating the workpiece with the polishing tool placed at point B;
Moving the polishing tool to a point C spaced from the temporary center A by a distance b;
A process of drawing a second circle by rotating the workpiece with the polishing tool placed at point C;
Determining the radius of each circle;
A method for determining a center of a workpiece, comprising: calculating a correction amount based on the distance a, the distance b, and the radius of each circle.
請求項1から請求項5までのいずれかに記載の研磨装置によって加工対象物を研磨する方法であって、
送り方向の座標値に応じて、研磨工具の送り速度、加工対象物への負荷、超音波振動の振幅、または超音波振動の周波数のいずれか一以上を変化させる
ことを特徴とする研磨方法。
A method for polishing a workpiece by the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A polishing method comprising changing at least one of a feed speed of a polishing tool, a load on a workpiece, an amplitude of ultrasonic vibration, and a frequency of ultrasonic vibration according to a coordinate value in a feed direction.
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