JP3635501B2 - 光学素子の研削方法とその装置 - Google Patents
光学素子の研削方法とその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3635501B2 JP3635501B2 JP25877394A JP25877394A JP3635501B2 JP 3635501 B2 JP3635501 B2 JP 3635501B2 JP 25877394 A JP25877394 A JP 25877394A JP 25877394 A JP25877394 A JP 25877394A JP 3635501 B2 JP3635501 B2 JP 3635501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grinding
- tool
- workpiece
- axis
- grinding tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 49
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 15
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 8
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス、セラミックスなどの高脆材料を球面形状に加工する手段に係わり、詳しくは光学素子の研削方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学素材を研削加工により、カップ型ホイールを用いて、粗研削から仕上げ研削までを一貫して単一加工機上で行う手段としては、特開平４−２２３８５９号公報所載の技術が開示されている。
【０００３】
図１１は上記従来技術における研削装置の主要部を示す。１０１は第１環状砥石、１０２は第２環状研削砥石を示し、図示を省略した回転駆動軸に同心に取り付けられている。第２環状砥石１０２は、加工初期状態において第１環状砥石１０１の砥石先端部１０１ａよりもスペーサ１０４により前方へ突出した状態で取り付けられている。また、第２環状研削砥石１０２はネジ１０３を介して回転駆動軸の軸方向に移動可能な構造となっている。また、第２環状研削砥石１０２は粗研削用砥石、第１環状研削砥石１０１は仕上げ研削用砥石として構成されている。
【０００４】
上記構成における研削加工は、回転駆動軸を回転させながら、第１環状研削砥石１０１または第２環状研削砥石１０２を被加工物に当接しながら行う。第２環状研削砥石１０２による粗研削加工が完了したのち、図示を省略した工具をカニメ穴１０５に挿入して第２環状研削砥石を取り外し、第１環状研削砥石１０１により、仕上げ研削加工が行われる。なお、この従来技術には、第２環状研削砥石をシリンダー機構により軸方向に出没させて、粗研削加工と仕上げ研削加工との切り換えを行う技術も開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、粗研削加工が完了した後、加工を一時中断して、環状研削砥石を取り外す操作を行う必要があること、また、環状研削砥石を軸方向に出没させるシリンダー機構が複雑で、所定の球面形状を得るために微調整が必要であることなどにより、その操作に時間が掛かり、加工能率が低下するという問題点がある。
【０００６】
また、仕上げ研削ではできるだけ高メッシュの砥粒工具を用いたほうが高精度な仕上げ面を得ることができるが、工具の目つぶれが発生し易く、加工面精度が悪化する。この影響を少なくするために、高メッシュ砥粒工具に対しては、バネ圧やエア圧によるラッピング加工を適用する。従って、従来技術のように、粗研削工程も仕上げ加工工程も同様な加工手段を用いて、精度の高い加工を高能率に安定して行うことは困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１または２に係る発明の目的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削方法を提供することである。
請求項３、４、５、または６に係る発明の目的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１または２に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削方法において、前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワークを強制回転させながら円盤型研削工具をワークの端面から接近させて粗研削した後、工具軸を回動した後、総型研削工具上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削することを特徴とする。
【０００９】
請求項３または４に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工具とからなり、総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に嵌装され、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする。
請求項５または６に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１または２に係る発明の作用では、円盤型研削工具による粗研削が終了すると、工具軸を回動させ、総型研削工具により仕上げ研削を直ちに行うので、一貫した作業が連続して行える。また、総型研削工具の上に、ワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、面精度のよい仕上げ面となる。
請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、総型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、より高精度の仕上面となる。
【００１１】
請求項３または４に係る発明の作用では、総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に嵌装され、かつ、工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成しているので、粗研削時には、カップ型研削工具と回動機構とによる相対運動によりワークに球面を創成し、仕上げ研削時には、総型研削工具をカップ型研削工具から突出させてカップ型研削工具への干渉を回避し、回動機構により総型研削工具に揺動運動を与える。また、ワーク軸はその軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備えているので、粗研削時には、チャック機構によりワークを把持して強制回転させ、かつ軸方向に送りを与え、仕上げ研削時には、チャックを開放してワークを総型研削工具の上に押圧する。
請求項４に係る発明では、上記作用に加え、総型研削工具の曲率半径がワークの仕上げ曲率半径と一致しているので、高精度に球面を仕上げる。
【００１２】
請求項５または６に係る発明の作用では、円板型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、かつ、工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えているので、粗研削時には、円盤型研削工具の外周面によりワークに球面を整形し、仕上げ研削時には、回動機構により工具軸を回動させてから、総型研削工具に揺動運動を与える。またワーク軸はその軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備えているので、粗研削時には、チャック機構によりワークを把持して強制回転させ、かつ軸方向に送りを与え、仕上げ研削時には、チャックを開放してワークを総型研削工具の上に押圧する。
請求項６に係る発明の作用では、上記作用に加え、円盤型研削工具の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代分加減してなり、前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半径と一致しているので、粗研削時には正確な仕上げ代が残り、仕上げ研削時には高精度に球面を仕上げる。
【００１３】
【実施例１】
図１〜図５は第１実施例を示し、図１は粗研削時の研削装置の正面断面図、図２は仕上げ研削時の研削装置の正面断面図、図３は研削装置の工具軸の横断面図、図４は総型研削工具を進退させる出没機構の配管系統図、図５は変形例の総型研削工具を進退させる出没機構の配管系統図である。
【００１４】
本実施例の光学素子の研削装置を説明する。図１において、研削装置は大別してワーク軸１と工具軸７とからなる。工具軸７は、円筒形の工具軸本体８の一端にカップ型研削工具２３をネジ部８ｃにて工具軸７の軸心Ｂと同心に螺着し、そのゆるみ防止のためにナット２１がカップ型研削工具２３に嵌着されている。また、カップ型研削工具２３の内周にはフランジ２に貼付された総型研削工具１１が嵌装されている。フランジ２の外周には、ストッパー９が配設され、フランジ２を進退自在に保持する。ストッパー９は中継ぎ２０の一端に固着されている。中継ぎ２０は工具軸本体８の中心部に嵌装され、そのもう一方の端部はネジ部８ｄにて工具軸本体８に螺着され、ゆるみ防止のためにナット２２が中継ぎ２０に嵌着されている。
【００１５】
総型研削工具１１およびフランジ２は、ストッパー９をガイドとして軸心Ｂ方向に対して進退自在に構成されている。その範囲は、フランジ２の底面２ｂと中継ぎ２０とが接触し、カップ型研削工具２３が突出して総型研削工具１１が埋没する位置（図１）から、フランジ２の突起部２ａとストッパー９の突起部９ａとが接触し、総型研削工具１１が突出してカップ型研削工具２３が埋没する位置（図２）までである。工具軸７には、エアー（圧縮空気）を流体とする総型研削工具１１の進退移動のための出没機構（図４）が図示を省略したロータリージョイントを介して連結されている。図４に示すように、この出没機構はコンプレッサー５１と、真空ポンプ５２と、それぞれの電磁弁５３、５４とから構成されている。フランジ２とストッパー９は互いに気密的に嵌合しているので、エアーは電磁弁５３が開かれたとき、コンプレッサー５１から工具軸７の中継ぎ２０の孔２０ａに送られ、フランジ２の底面２ｂを押圧して総型研削工具１１を突出させる。また電磁弁５３が閉じられ、電磁弁５４が開かれたとき、エアーは真空ポンプにより吸引され、総型研削工具１１は埋没する。
【００１６】
工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっている。また、工具軸本体８が回転すると、カップ型研削工具２３が回転する。さらに、図３に示すように、ストッパー９のキー部９ｂとフランジ２の溝部２ｃとが嵌め合うことにより、工具軸本体８の回転方向に対して相対移動がないようになっている。そのため、工具軸本体８の回転は、ストッパー９、フランジ２を介して総型研削工具１１に伝達されるように構成されている。さらに、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ0 として回動する図示を省略した回動機構により、旋回運動および球心揺動（α方向）ができるようになっている。
【００１７】
カップ型研削工具２３および総型研削工具１１は、ダイヤモンド粉末、ＣＢＮ、アルミナ、炭化珪素、酸化セリウム、ジルコニアなどの砥粒をメタルボンド、レジンボンド、メタルレジンボンドまたはビトリファイドボンドなどで結合したものである。カップ型研削工具２３の加工面２３ａは凸面で、曲率半径Ｒ1 はワーク３の仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代分小さく形成され、曲率中心Ｏ1 が工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と合致するように工具軸本体８のネジ部８ｃにより設定されている。さらに、総型研削工具１１の加工面１１ａは凸面で、仕上げ曲率半径Ｒ0 に等しいＲ2 に設定されている。
【００１８】
図１において、ワーク軸１は、ワーク軸本体５と、その端部に設けられたコレットチャック４と、ワーク軸本体５の中心部に設けられたカンザシ６とにより構成される。ワーク軸本体５は軸心Ａを中心として回転自在に、かつ、矢印Ｃ方向に移動自在に構成されている。ワーク３は円板状のガラス素材であり、最終的には図３の破線で示す凹球面３ｂに仕上げられる。ワーク３の上面は皿１２に貼付されており、皿１２の上面中央部には凹部が形成され、凹部には棒状でその先端が球形のカンザシ６が嵌合し得るようになっている。カンザシ６の上端は、ワーク軸本体に取り付けられた加圧装置（図示省略）に接続されている。さらに、ワーク３および皿１２の外周面には、ワーク軸本体５に取り付けられたコレットチャック４の先端部があり、ワーク３の外周面の把持および開放を行うようになっている。
【００１９】
ワーク３とカップ型研削工具２３および総型研削工具１１との加工時の接触部には、図示を省略したクーラント供給装置に連結されたノズル１０よりクーラントが供給されるように構成されている。
【００２０】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図１は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａがワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。
【００２１】
なお、カップ型研削工具２３の加工面２３ａにおける曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 が、工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と一致するように、カップ型研削工具２３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワーク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径Ｒ1 に合致した凹球面３ｂ（図１の破線で示す面）を得る。
【００２２】
また、総型研削工具１１は、その出没機構（図４）により、フランジ２および総型研削工具１１を吸引し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する位置まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２３が突出しているので、総型研削工具１１とワーク３とが接触することはない。
【００２３】
図２は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ1 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１１の出没機構（図４）により、フランジ２および総型研削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９ａにフランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧により保持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ型研削工具２３より突出している。
【００２４】
つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より仕上げ代分だけ小さいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００２５】
なお、予め総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が工具軸７の球心揺動（α）の支点Ｏ0 と一致するように、総型研削工具１１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００２６】
以上、本実施例によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができる。
【００２７】
本実施例の変形例について説明する。まず、図５に総型研削工具の出没装置の変形例を示す。コンプレッサー５５はコンバム５６のイン側５６ａに接続し、コンバム５６のアウト側５６ｃ、吸引側５６ｂが電磁弁５７、５８を介して中継ぎ２０の孔２０ａと接続している。電磁弁５７、５８の開閉によりフランジ２の底面２ｂを押し出しまたは吸引し、総型研削工具の出没を行う。この利点は装置が簡略になることである。
【００２８】
また、本実施例では、仕上げ研削するとき工具軸を球心揺動させてワークのラジアル方向に総型研削工具の加工面を摺動させているが、若干球面精度の点に差はあるものの、球心揺動は必ずしも必要ではなく、球心揺動をせずとも、ワークが従属回転するので、仕上げ研削を行うことができる。
さらに、本実施例では、カップ型研削工具を工具軸本体に固定し、総型研削工具を軸心方向に出没させる構成としたが、これに替えて、総型研削工具を工具軸本体に固定し、カップ型研削工具を出没させることもできる。その場合の研削装置は、カップ型研削工具を出没機構と連結する構造とする。
【００２９】
【実施例２】
図６〜図７は第２実施例を示し、図６は粗研削時の研削装置の正面断面図、図７は仕上げ研削時の正面断面図である。本実施例はワークを凹形状から凸形状に変更した点と総型研削工具の出没機構の構造とが第１実施例と異なる。その他は第１実施例と同様であり、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図６において、フランジ２はシリンダー２４のピストン部２４ａとベアリング２５を介して回転自在かつ進退自在に連結されている。また、カップ型研削工具２３の加工面２３ａは凹面で、曲率半径Ｒ1 はワーク３の仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代分大きく形成され、総型研削工具１１の加工面１１ａは凹面で、曲率半径Ｒ2 は仕上げ曲率半径Ｒ0 と同一に形成されている。その他の研削装置の構造は第１実施例と同様である。
【００３１】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図６は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａがワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。
【００３３】
なお、カップ型研削工具２３の加工面２３ａにおける曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 が、工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と一致するように、カップ型研削工具２３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワーク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径Ｒ1 に合致した凸球面３ｂ（図６の破線で示す面）を得る。
【００３４】
また、総型研削工具１１は、シリンダー２４により、フランジ２および総型研削工具１１を引き戻し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する位置まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２３が突出しているので、総型研削工具１１とワーク３とが接触することはない。
【００３５】
図７は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ1 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１１に連結したシリンダー２４により、フランジ２および総型研削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９ａにフランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧により保持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ型研削工具２３より突出している。
【００３６】
つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凸球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より仕上げ代分だけ大きいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００３７】
なお、予め総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が工具軸７の球心揺動（α）の支点Ｏ0 と一致するように、総型研削工具１１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００３８】
以上、本実施例によれば、凸形状のワークにおいても、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができる。
【００３９】
つぎに、本実施例でも、カップ型研削工具を工具軸本体に固定し、総型研削工具を軸心方向に出没させる構成としたが、これに替えて、総型研削工具を工具軸本体に固定し、カップ型研削工具を出没させることもできる。その場合の研削装置は、カップ型研削工具をシリンダーと連結する構造とする。また本実施例ではシリンダーはエアー（圧縮空気）を用いているが、油圧シリンダーやエアーハイドロシリンダーを用いることもできる。
【００４０】
【実施例３】
図８〜図１０は第３実施例を示し、図８は粗研削時の研削装置の正面断面図、図９は仕上げ研削時の正面断面図、図１０は工具軸の変形例を示す半断面図である。本実施例は工具軸の構成のみに特徴があるので、ワーク軸の構成などは第１および第２実施例と同一であり、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図８において、工具軸本体８の外周面に、円盤型研削工具たるダイヤモンド砥粒の電着工具３１が、加工面３１ａの縦断面曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 と工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 とが一致するように装着されている。また、総型研削工具１１を貼付したフランジ２は、そのネジ部２ｃにて、工具軸本体８のネジ部８ｃに同軸に螺着され、ゆるみ止めにネジ部２ｃにナット３０が嵌着されている。総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 はワークの仕上げ曲率半径Ｒ0 と一致しており、ワーク３が凹形状なので、電着工具３１の縦断面曲率半径Ｒ1 はワークの仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代の分だけ小さく形成されている。また電着工具３１の外径Ｄk は、図８のように幅Ｗがワーク３の外径より小さい場合には縦断面曲率半径Ｒ1 の丁度２倍に形成する。しかし、幅Ｗがワーク３の外径より大きい場合には、２倍未満にして電着工具３１の縦断面曲率半径Ｒ1 による球面整形を干渉しないようにしてもよい。
【００４２】
工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっている。工具軸本体８の回転は、電着工具３１および総型研削工具１１伝達されるように構成されている。さらに、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ0 として回動する図示を省略した回動機構により、回動および球心揺動（α方向）ができるようになっている。
【００４３】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図８は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、回動機構により工具軸７の軸心Ｂがワーク軸１の軸心Ａに対して垂直になるまで傾斜させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、ワーク軸を下方（Ｃ方向）に送ることにより電着工具３１ワーク３を粗研削加工する。ワーク３の下面には、電着工具３１の回転とワーク軸１の強制回転とＣ方向への送りとにより、凹球面３ｂが形成される。
【００４４】
図９は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ0 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）まで戻す。つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は仕上げ曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より小さいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００４５】
なお、予め、総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が回動機構の支点Ｏ0 と合致するように、総型研削工具１１の高さ調整をおこなう。その調整はナット３０をゆるめ、フランジ２を回して、工具軸本体８のネジ部８ｅでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００４６】
本実施例によれば、凹形状のワークにおいて、前記第１実施例と同様な効果を得るとともに、総型研削工具の出没機構が必要ないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。
【００４７】
本実施例の変形例について説明する。まず、図１０は工具軸の変形例を示し、電着工具４１が工具軸７の軸心Ｂに対して、γの傾斜角で装着されている点に特徴がある。粗研削加工するときは、電着工具４１の傾斜角γまで工具軸７を傾けて回転させ、ワーク軸１を下方（Ｃ方向）に送ることにより行う。この場合、電着工具４１の加工面４１ａがワーク３に対して下方の端面より斜めに接触を始めるので、切込みが円滑に行われる。
【００４８】
つぎに、本実施例では、円盤型研削工具にダイヤモンド砥粒の電着工具を用いたが、総型研削工具と同様に、第１実施例で記述したＣＢＮなどの砥粒を結合した円盤型研削工具を用いてもよい。
また、本実施例では、凹形状のワ−クを研削する場合について説明したが、加工面の縦断面形状が凹面で幅がワークの外径より大きな円盤型研削工具と、凹面の加工面を有する総型研削工具とを用いれば、凸形状のワークを研削することができる。この場合、円盤型研削工具の加工面の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代の分だけ大きな曲率半径となる。
さらに、本実施例では、工具軸に球心揺動を与えて、総型研削工具により仕上げ研削をしているが、第１実施例と同様に、仕上がり面精度に若干の差はあるものの、球心揺動を必ずしも必要とせず、総型研削工具の上にワークを押圧して工具軸を回転させるのみでも、ワ−クが従属回転するので、仕上げ研削を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１〜２に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができるとともに、総型研削工具の出没機構の必要がないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、総型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、より高精度の仕上面となる。請求項３〜４に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行う、安定した高精度の光学素子の研削装置を提供することができる。請求項５〜６に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行う、安定した高精度の光学素子の研削装置を提供することができるとともに、総型研削工具の出没機構の必要がないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図２】第１実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図３】第１実施例の研削装置の工具軸を示す横断面図である。
【図４】第１実施例の総型研削工具を進退させる出没機構を示す配管系統図である。
【図５】第１実施例の変形例の総型研削工具を進退させる出没機構を示す配管系統図である。
【図６】第２実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図７】第２実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図８】第３実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図９】第３実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図１０】第３実施例の工具軸の変形例を示す半断面図である。
【図１１】従来技術の研削装置の主要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ワーク軸
２ フランジ
３ ワーク
４ コレットチャック
５ ワーク軸本体
６ カンザシ
７ 工具軸
８ 工具軸本体
９ ストッパー
１０ ノズル
１１ 総型研削工具
１２ 皿
２０ 中継ぎ
２１ ナット
２２ ナット
２３ カップ型研削工具
Ｏ0 光学素子の曲率半径の球心
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス、セラミックスなどの高脆材料を球面形状に加工する手段に係わり、詳しくは光学素子の研削方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学素材を研削加工により、カップ型ホイールを用いて、粗研削から仕上げ研削までを一貫して単一加工機上で行う手段としては、特開平４−２２３８５９号公報所載の技術が開示されている。
【０００３】
図１１は上記従来技術における研削装置の主要部を示す。１０１は第１環状砥石、１０２は第２環状研削砥石を示し、図示を省略した回転駆動軸に同心に取り付けられている。第２環状砥石１０２は、加工初期状態において第１環状砥石１０１の砥石先端部１０１ａよりもスペーサ１０４により前方へ突出した状態で取り付けられている。また、第２環状研削砥石１０２はネジ１０３を介して回転駆動軸の軸方向に移動可能な構造となっている。また、第２環状研削砥石１０２は粗研削用砥石、第１環状研削砥石１０１は仕上げ研削用砥石として構成されている。
【０００４】
上記構成における研削加工は、回転駆動軸を回転させながら、第１環状研削砥石１０１または第２環状研削砥石１０２を被加工物に当接しながら行う。第２環状研削砥石１０２による粗研削加工が完了したのち、図示を省略した工具をカニメ穴１０５に挿入して第２環状研削砥石を取り外し、第１環状研削砥石１０１により、仕上げ研削加工が行われる。なお、この従来技術には、第２環状研削砥石をシリンダー機構により軸方向に出没させて、粗研削加工と仕上げ研削加工との切り換えを行う技術も開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、粗研削加工が完了した後、加工を一時中断して、環状研削砥石を取り外す操作を行う必要があること、また、環状研削砥石を軸方向に出没させるシリンダー機構が複雑で、所定の球面形状を得るために微調整が必要であることなどにより、その操作に時間が掛かり、加工能率が低下するという問題点がある。
【０００６】
また、仕上げ研削ではできるだけ高メッシュの砥粒工具を用いたほうが高精度な仕上げ面を得ることができるが、工具の目つぶれが発生し易く、加工面精度が悪化する。この影響を少なくするために、高メッシュ砥粒工具に対しては、バネ圧やエア圧によるラッピング加工を適用する。従って、従来技術のように、粗研削工程も仕上げ加工工程も同様な加工手段を用いて、精度の高い加工を高能率に安定して行うことは困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１または２に係る発明の目的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削方法を提供することである。
請求項３、４、５、または６に係る発明の目的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１または２に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削方法において、前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワークを強制回転させながら円盤型研削工具をワークの端面から接近させて粗研削した後、工具軸を回動した後、総型研削工具上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削することを特徴とする。
【０００９】
請求項３または４に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工具とからなり、総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に嵌装され、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする。
請求項５または６に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１または２に係る発明の作用では、円盤型研削工具による粗研削が終了すると、工具軸を回動させ、総型研削工具により仕上げ研削を直ちに行うので、一貫した作業が連続して行える。また、総型研削工具の上に、ワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、面精度のよい仕上げ面となる。
請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、総型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、より高精度の仕上面となる。
【００１１】
請求項３または４に係る発明の作用では、総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に嵌装され、かつ、工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成しているので、粗研削時には、カップ型研削工具と回動機構とによる相対運動によりワークに球面を創成し、仕上げ研削時には、総型研削工具をカップ型研削工具から突出させてカップ型研削工具への干渉を回避し、回動機構により総型研削工具に揺動運動を与える。また、ワーク軸はその軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備えているので、粗研削時には、チャック機構によりワークを把持して強制回転させ、かつ軸方向に送りを与え、仕上げ研削時には、チャックを開放してワークを総型研削工具の上に押圧する。
請求項４に係る発明では、上記作用に加え、総型研削工具の曲率半径がワークの仕上げ曲率半径と一致しているので、高精度に球面を仕上げる。
【００１２】
請求項５または６に係る発明の作用では、円板型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、かつ、工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えているので、粗研削時には、円盤型研削工具の外周面によりワークに球面を整形し、仕上げ研削時には、回動機構により工具軸を回動させてから、総型研削工具に揺動運動を与える。またワーク軸はその軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備えているので、粗研削時には、チャック機構によりワークを把持して強制回転させ、かつ軸方向に送りを与え、仕上げ研削時には、チャックを開放してワークを総型研削工具の上に押圧する。
請求項６に係る発明の作用では、上記作用に加え、円盤型研削工具の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代分加減してなり、前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半径と一致しているので、粗研削時には正確な仕上げ代が残り、仕上げ研削時には高精度に球面を仕上げる。
【００１３】
【実施例１】
図１〜図５は第１実施例を示し、図１は粗研削時の研削装置の正面断面図、図２は仕上げ研削時の研削装置の正面断面図、図３は研削装置の工具軸の横断面図、図４は総型研削工具を進退させる出没機構の配管系統図、図５は変形例の総型研削工具を進退させる出没機構の配管系統図である。
【００１４】
本実施例の光学素子の研削装置を説明する。図１において、研削装置は大別してワーク軸１と工具軸７とからなる。工具軸７は、円筒形の工具軸本体８の一端にカップ型研削工具２３をネジ部８ｃにて工具軸７の軸心Ｂと同心に螺着し、そのゆるみ防止のためにナット２１がカップ型研削工具２３に嵌着されている。また、カップ型研削工具２３の内周にはフランジ２に貼付された総型研削工具１１が嵌装されている。フランジ２の外周には、ストッパー９が配設され、フランジ２を進退自在に保持する。ストッパー９は中継ぎ２０の一端に固着されている。中継ぎ２０は工具軸本体８の中心部に嵌装され、そのもう一方の端部はネジ部８ｄにて工具軸本体８に螺着され、ゆるみ防止のためにナット２２が中継ぎ２０に嵌着されている。
【００１５】
総型研削工具１１およびフランジ２は、ストッパー９をガイドとして軸心Ｂ方向に対して進退自在に構成されている。その範囲は、フランジ２の底面２ｂと中継ぎ２０とが接触し、カップ型研削工具２３が突出して総型研削工具１１が埋没する位置（図１）から、フランジ２の突起部２ａとストッパー９の突起部９ａとが接触し、総型研削工具１１が突出してカップ型研削工具２３が埋没する位置（図２）までである。工具軸７には、エアー（圧縮空気）を流体とする総型研削工具１１の進退移動のための出没機構（図４）が図示を省略したロータリージョイントを介して連結されている。図４に示すように、この出没機構はコンプレッサー５１と、真空ポンプ５２と、それぞれの電磁弁５３、５４とから構成されている。フランジ２とストッパー９は互いに気密的に嵌合しているので、エアーは電磁弁５３が開かれたとき、コンプレッサー５１から工具軸７の中継ぎ２０の孔２０ａに送られ、フランジ２の底面２ｂを押圧して総型研削工具１１を突出させる。また電磁弁５３が閉じられ、電磁弁５４が開かれたとき、エアーは真空ポンプにより吸引され、総型研削工具１１は埋没する。
【００１６】
工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっている。また、工具軸本体８が回転すると、カップ型研削工具２３が回転する。さらに、図３に示すように、ストッパー９のキー部９ｂとフランジ２の溝部２ｃとが嵌め合うことにより、工具軸本体８の回転方向に対して相対移動がないようになっている。そのため、工具軸本体８の回転は、ストッパー９、フランジ２を介して総型研削工具１１に伝達されるように構成されている。さらに、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ0 として回動する図示を省略した回動機構により、旋回運動および球心揺動（α方向）ができるようになっている。
【００１７】
カップ型研削工具２３および総型研削工具１１は、ダイヤモンド粉末、ＣＢＮ、アルミナ、炭化珪素、酸化セリウム、ジルコニアなどの砥粒をメタルボンド、レジンボンド、メタルレジンボンドまたはビトリファイドボンドなどで結合したものである。カップ型研削工具２３の加工面２３ａは凸面で、曲率半径Ｒ1 はワーク３の仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代分小さく形成され、曲率中心Ｏ1 が工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と合致するように工具軸本体８のネジ部８ｃにより設定されている。さらに、総型研削工具１１の加工面１１ａは凸面で、仕上げ曲率半径Ｒ0 に等しいＲ2 に設定されている。
【００１８】
図１において、ワーク軸１は、ワーク軸本体５と、その端部に設けられたコレットチャック４と、ワーク軸本体５の中心部に設けられたカンザシ６とにより構成される。ワーク軸本体５は軸心Ａを中心として回転自在に、かつ、矢印Ｃ方向に移動自在に構成されている。ワーク３は円板状のガラス素材であり、最終的には図３の破線で示す凹球面３ｂに仕上げられる。ワーク３の上面は皿１２に貼付されており、皿１２の上面中央部には凹部が形成され、凹部には棒状でその先端が球形のカンザシ６が嵌合し得るようになっている。カンザシ６の上端は、ワーク軸本体に取り付けられた加圧装置（図示省略）に接続されている。さらに、ワーク３および皿１２の外周面には、ワーク軸本体５に取り付けられたコレットチャック４の先端部があり、ワーク３の外周面の把持および開放を行うようになっている。
【００１９】
ワーク３とカップ型研削工具２３および総型研削工具１１との加工時の接触部には、図示を省略したクーラント供給装置に連結されたノズル１０よりクーラントが供給されるように構成されている。
【００２０】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図１は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａがワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。
【００２１】
なお、カップ型研削工具２３の加工面２３ａにおける曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 が、工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と一致するように、カップ型研削工具２３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワーク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径Ｒ1 に合致した凹球面３ｂ（図１の破線で示す面）を得る。
【００２２】
また、総型研削工具１１は、その出没機構（図４）により、フランジ２および総型研削工具１１を吸引し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する位置まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２３が突出しているので、総型研削工具１１とワーク３とが接触することはない。
【００２３】
図２は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ1 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１１の出没機構（図４）により、フランジ２および総型研削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９ａにフランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧により保持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ型研削工具２３より突出している。
【００２４】
つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より仕上げ代分だけ小さいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００２５】
なお、予め総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が工具軸７の球心揺動（α）の支点Ｏ0 と一致するように、総型研削工具１１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００２６】
以上、本実施例によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができる。
【００２７】
本実施例の変形例について説明する。まず、図５に総型研削工具の出没装置の変形例を示す。コンプレッサー５５はコンバム５６のイン側５６ａに接続し、コンバム５６のアウト側５６ｃ、吸引側５６ｂが電磁弁５７、５８を介して中継ぎ２０の孔２０ａと接続している。電磁弁５７、５８の開閉によりフランジ２の底面２ｂを押し出しまたは吸引し、総型研削工具の出没を行う。この利点は装置が簡略になることである。
【００２８】
また、本実施例では、仕上げ研削するとき工具軸を球心揺動させてワークのラジアル方向に総型研削工具の加工面を摺動させているが、若干球面精度の点に差はあるものの、球心揺動は必ずしも必要ではなく、球心揺動をせずとも、ワークが従属回転するので、仕上げ研削を行うことができる。
さらに、本実施例では、カップ型研削工具を工具軸本体に固定し、総型研削工具を軸心方向に出没させる構成としたが、これに替えて、総型研削工具を工具軸本体に固定し、カップ型研削工具を出没させることもできる。その場合の研削装置は、カップ型研削工具を出没機構と連結する構造とする。
【００２９】
【実施例２】
図６〜図７は第２実施例を示し、図６は粗研削時の研削装置の正面断面図、図７は仕上げ研削時の正面断面図である。本実施例はワークを凹形状から凸形状に変更した点と総型研削工具の出没機構の構造とが第１実施例と異なる。その他は第１実施例と同様であり、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図６において、フランジ２はシリンダー２４のピストン部２４ａとベアリング２５を介して回転自在かつ進退自在に連結されている。また、カップ型研削工具２３の加工面２３ａは凹面で、曲率半径Ｒ1 はワーク３の仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代分大きく形成され、総型研削工具１１の加工面１１ａは凹面で、曲率半径Ｒ2 は仕上げ曲率半径Ｒ0 と同一に形成されている。その他の研削装置の構造は第１実施例と同様である。
【００３１】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図６は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａがワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。
【００３３】
なお、カップ型研削工具２３の加工面２３ａにおける曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 が、工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 と一致するように、カップ型研削工具２３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワーク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径Ｒ1 に合致した凸球面３ｂ（図６の破線で示す面）を得る。
【００３４】
また、総型研削工具１１は、シリンダー２４により、フランジ２および総型研削工具１１を引き戻し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する位置まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２３が突出しているので、総型研削工具１１とワーク３とが接触することはない。
【００３５】
図７は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ1 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１１に連結したシリンダー２４により、フランジ２および総型研削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９ａにフランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧により保持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ型研削工具２３より突出している。
【００３６】
つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凸球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より仕上げ代分だけ大きいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００３７】
なお、予め総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が工具軸７の球心揺動（α）の支点Ｏ0 と一致するように、総型研削工具１１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００３８】
以上、本実施例によれば、凸形状のワークにおいても、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができる。
【００３９】
つぎに、本実施例でも、カップ型研削工具を工具軸本体に固定し、総型研削工具を軸心方向に出没させる構成としたが、これに替えて、総型研削工具を工具軸本体に固定し、カップ型研削工具を出没させることもできる。その場合の研削装置は、カップ型研削工具をシリンダーと連結する構造とする。また本実施例ではシリンダーはエアー（圧縮空気）を用いているが、油圧シリンダーやエアーハイドロシリンダーを用いることもできる。
【００４０】
【実施例３】
図８〜図１０は第３実施例を示し、図８は粗研削時の研削装置の正面断面図、図９は仕上げ研削時の正面断面図、図１０は工具軸の変形例を示す半断面図である。本実施例は工具軸の構成のみに特徴があるので、ワーク軸の構成などは第１および第２実施例と同一であり、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図８において、工具軸本体８の外周面に、円盤型研削工具たるダイヤモンド砥粒の電着工具３１が、加工面３１ａの縦断面曲率半径Ｒ1 の中心Ｏ1 と工具軸７の回動機構の支点Ｏ0 とが一致するように装着されている。また、総型研削工具１１を貼付したフランジ２は、そのネジ部２ｃにて、工具軸本体８のネジ部８ｃに同軸に螺着され、ゆるみ止めにネジ部２ｃにナット３０が嵌着されている。総型研削工具１１の加工面１１ａの曲率半径Ｒ2 はワークの仕上げ曲率半径Ｒ0 と一致しており、ワーク３が凹形状なので、電着工具３１の縦断面曲率半径Ｒ1 はワークの仕上げ曲率半径Ｒ0 より仕上げ代の分だけ小さく形成されている。また電着工具３１の外径Ｄk は、図８のように幅Ｗがワーク３の外径より小さい場合には縦断面曲率半径Ｒ1 の丁度２倍に形成する。しかし、幅Ｗがワーク３の外径より大きい場合には、２倍未満にして電着工具３１の縦断面曲率半径Ｒ1 による球面整形を干渉しないようにしてもよい。
【００４２】
工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっている。工具軸本体８の回転は、電着工具３１および総型研削工具１１伝達されるように構成されている。さらに、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ0 として回動する図示を省略した回動機構により、回動および球心揺動（α方向）ができるようになっている。
【００４３】
本実施例の研削装置を用いた研削方法について説明する。図８は粗研削加工の状況を示している。ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレットチャック４により把持する。工具軸７では、回動機構により工具軸７の軸心Ｂがワーク軸１の軸心Ａに対して垂直になるまで傾斜させておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給し、ワーク軸を下方（Ｃ方向）に送ることにより電着工具３１ワーク３を粗研削加工する。ワーク３の下面には、電着工具３１の回転とワーク軸１の強制回転とＣ方向への送りとにより、凹球面３ｂが形成される。
【００４４】
図９は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ0 （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心揺動の中央までの角度）まで戻す。つぎに、コレットチャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ0 を中心として球心揺動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワーク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ1 は仕上げ曲率半径Ｒ2 （＝Ｒ0 ）より小さいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。
【００４５】
なお、予め、総型研削工具１１の加工面１１ａにおける曲率半径Ｒ2 の中心Ｏ2 が回動機構の支点Ｏ0 と合致するように、総型研削工具１１の高さ調整をおこなう。その調整はナット３０をゆるめ、フランジ２を回して、工具軸本体８のネジ部８ｅでの軸心Ｂ方向への移動により行う。
【００４６】
本実施例によれば、凹形状のワークにおいて、前記第１実施例と同様な効果を得るとともに、総型研削工具の出没機構が必要ないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。
【００４７】
本実施例の変形例について説明する。まず、図１０は工具軸の変形例を示し、電着工具４１が工具軸７の軸心Ｂに対して、γの傾斜角で装着されている点に特徴がある。粗研削加工するときは、電着工具４１の傾斜角γまで工具軸７を傾けて回転させ、ワーク軸１を下方（Ｃ方向）に送ることにより行う。この場合、電着工具４１の加工面４１ａがワーク３に対して下方の端面より斜めに接触を始めるので、切込みが円滑に行われる。
【００４８】
つぎに、本実施例では、円盤型研削工具にダイヤモンド砥粒の電着工具を用いたが、総型研削工具と同様に、第１実施例で記述したＣＢＮなどの砥粒を結合した円盤型研削工具を用いてもよい。
また、本実施例では、凹形状のワ−クを研削する場合について説明したが、加工面の縦断面形状が凹面で幅がワークの外径より大きな円盤型研削工具と、凹面の加工面を有する総型研削工具とを用いれば、凸形状のワークを研削することができる。この場合、円盤型研削工具の加工面の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代の分だけ大きな曲率半径となる。
さらに、本実施例では、工具軸に球心揺動を与えて、総型研削工具により仕上げ研削をしているが、第１実施例と同様に、仕上がり面精度に若干の差はあるものの、球心揺動を必ずしも必要とせず、総型研削工具の上にワークを押圧して工具軸を回転させるのみでも、ワ−クが従属回転するので、仕上げ研削を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１〜２に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができるとともに、総型研削工具の出没機構の必要がないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、総型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、より高精度の仕上面となる。請求項３〜４に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行う、安定した高精度の光学素子の研削装置を提供することができる。請求項５〜６に係る発明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行う、安定した高精度の光学素子の研削装置を提供することができるとともに、総型研削工具の出没機構の必要がないので、研削装置の構造を簡略にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図２】第１実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図３】第１実施例の研削装置の工具軸を示す横断面図である。
【図４】第１実施例の総型研削工具を進退させる出没機構を示す配管系統図である。
【図５】第１実施例の変形例の総型研削工具を進退させる出没機構を示す配管系統図である。
【図６】第２実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図７】第２実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図８】第３実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図９】第３実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正面断面図である。
【図１０】第３実施例の工具軸の変形例を示す半断面図である。
【図１１】従来技術の研削装置の主要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ワーク軸
２ フランジ
３ ワーク
４ コレットチャック
５ ワーク軸本体
６ カンザシ
７ 工具軸
８ 工具軸本体
９ ストッパー
１０ ノズル
１１ 総型研削工具
１２ 皿
２０ 中継ぎ
２１ ナット
２２ ナット
２３ カップ型研削工具
Ｏ0 光学素子の曲率半径の球心
Claims (6)
- 工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削方法において、
前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワークを強制回転させながら円盤型研削工具をワークの端面から接近させて粗研削した後、工具軸を回動した後、総型研削工具上にワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削することを特徴とする光学素子の研削方法。 - 前記仕上げ研削は、前記総型研削工具を、光学素子の曲率半径の球心を中心として球心揺動させて行うことを特徴とする請求項１記載の光学素子の研削方法。
- 工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、
前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工具とからなり、総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に嵌装され、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする光学素子の研削装置。 - 前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半径と一致してなることを特徴とする請求項３記載の光学素子の研削装置。
- 工具軸の回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置において、
前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワーク軸は、その軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする光学素子の研削装置。 - 前記円盤型研削工具の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代分加減してなり、前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半径と一致してなることを特徴とする請求項５記載の光学素子の研削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25877394A JP3635501B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光学素子の研削方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25877394A JP3635501B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光学素子の研削方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0890403A JPH0890403A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3635501B2 true JP3635501B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=17324887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25877394A Expired - Fee Related JP3635501B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光学素子の研削方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635501B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807491B1 (de) * | 1996-05-17 | 1999-01-20 | Opto Tech GmbH | Halterung für optische Linsen und Verfahren zum Polieren von Linsen |
| JP4521359B2 (ja) * | 2006-01-16 | 2010-08-11 | オリンパス株式会社 | 研磨方法と研磨装置 |
| JP4996964B2 (ja) * | 2007-04-12 | 2012-08-08 | オリンパス株式会社 | 研磨装置 |
| CN103506937A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-15 | 江苏双仪光学器材有限公司 | 一种车载镜片双面研磨旋转机 |
| CN115781424B (zh) * | 2022-11-17 | 2023-08-04 | 苏州三环科技有限公司 | 一种陶瓷劈刀外半径研磨方法、系统、设备及介质 |
| TWI871865B (zh) * | 2023-12-21 | 2025-02-01 | 邁鈞機械工業股份有限公司 | 研磨機頂針的附加結構 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP25877394A patent/JP3635501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0890403A (ja) | 1996-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3363587B2 (ja) | 脆性材料の加工方法及びその装置 | |
| JPH0516070A (ja) | ダイヤモンド研削砥石と、これのツルーイング法と、ツルーイング装置と、研削仕上げされた磁気ヘツド | |
| US5551908A (en) | Centerless grinder and wheel truing device therefor | |
| JP3635501B2 (ja) | 光学素子の研削方法とその装置 | |
| JPH0493169A (ja) | 研磨スピンドル | |
| JP2002263995A (ja) | 球面の研削加工方法及び装置 | |
| US5010692A (en) | Polishing device | |
| JP3585254B2 (ja) | 研削方法および装置 | |
| JPH11216670A (ja) | 砥石成形システム及び砥石成形装置 | |
| JPH07299720A (ja) | 研削方法および装置 | |
| JPH03154777A (ja) | カップ型超砥粒砥石による研削方法及び装置 | |
| JPH0623666A (ja) | ドレッシングを伴う内研用砥石の自動位置決め方法 | |
| JP2001322064A (ja) | 研削盤及び研削砥石 | |
| US4839992A (en) | Polishing device | |
| JP2001252870A (ja) | 研削砥石の研削及び目立て方法 | |
| JPH11267969A (ja) | 研削盤における球面砥石の心出し方法および球面砥石用心出し治具 | |
| JP2690797B2 (ja) | 研削液供給装置 | |
| JP2001096456A (ja) | ポリッシングヘッド | |
| JP3619601B2 (ja) | 凹形状工具の工具径修正方法および装置 | |
| JPH06312358A (ja) | タービンブレード自動研摩方法 | |
| JPH06328358A (ja) | 研削加工方法および装置 | |
| JPH074747B2 (ja) | 硬脆材の外周面研削方法およびその装置 | |
| JP2004202656A (ja) | 研磨用ポリッシャのツルーイング方法 | |
| JP2002200548A (ja) | 研磨方法 | |
| JP2001260023A (ja) | 砥石の成形方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040629 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040830 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041214 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041221 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110114 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120114 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |