JPH04125558U - 球面研削加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物に球面を粗く創成する工程および前
記球面を所定の形状に創成する工程の２つを１つの工程
に置き換えるとともに研削加工の時間を短縮する。 【構成】 球面２ａが形成された砥石２は、回転機構３
により中心軸線ａまわりに回転され、不図示の球芯揺動
機構により揺動軸線ｃまわりに球芯揺動される。移動機
構６のＬＭガイド８は電動モータ９によりボールねじ７
が回転することにより矢印Ｂ方向に移動し、加圧機構１
０のホルダ１３に吸着された被加工物１を砥石２に接触
させる。エアシリンダ１１のピストン１１ｃに生じた加
圧力はスピンドル１２、スピンドル１２に回転可能に装
着されたホルダ１３を介して被加工物１に作用し、被加
工物１が砥石２に押圧される。砥石２を球芯揺動させる
とともに従来にない高速回転数５０００〜１００００ｒ
ｐｍで回転することにより、単位時間当りの研削取代が
増加し、被加工面の表面粗さが従来より良好になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レンズ等の被加工物を研削して被加工物に高精度の球面を創成する 球面研削加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

レンズ等の被加工物に高精度の球面を創成する加工は、従来、次の（１）〜（ ４）の４つの工程から成り立っている。 （１）被加工物をカーブジェネレータ（カップ状の研削砥石）を用いて研削して 被加工物に球面を粗く創成する形状創成粗研削工程 （２）球面が粗く創成された被加工物をメタルボンド砥石（カーブジェネレータ よりも粗さの細かい＃の砥石）を用いて研削して被加工物に所定の球面を創成す る形状創成仕上工程 （３）所定の球面が創成された被加工物をレジンボンド砥石を用いて研削して被 加工物の球面の表面粗さを向上させる仕上研削工程 （４）表面粗さを向上させた被加工物をウレタンゴム等の弾性体と砥粒とを用い て研磨して被加工物の球面の表面を仕上げる仕上研磨工程 （１）および（２）の工程における被加工物と砥石との相対的な回転速度はい ずれも２０００〜３０００ｒｐｍである。（２）および（３）の工程において使 用する各砥石には球面がそれぞれ形成されており、この各球面により被加工物が 研削される。

【０００３】 また、被加工物に球面を創成する加工の安定化を目指して開発された、球芯揺 動、球芯加圧方式の研削加工装置（特開昭６４−４５５５７号公報参照）が知ら れている。

【０００４】 この研削加工装置は、被加工物を研削するための球面が形成された研磨皿と、 研磨皿の球面の曲率中心点を通る中心軸線まわりに研磨皿を回転させる回転機構 と、曲率中心点において中心軸線と直交する所定の軸線まわりに研磨皿を揺動さ せる球芯揺動機構と、被加工物を、曲率中心点を通り所定の軸線と直交する直線 に沿って、研磨皿に向けて移動させ研磨皿に押圧し、また被加工物を直線に沿っ て研磨皿から離れる方向に移動させる押圧機構とから構成されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の研削加工装置は、被加工物に高精度の球面を創成する加工が（ １）〜（４）の４つの工程からなり、工程数が多く、昨今の加工コストの削減の 要求に答えられないという欠点がある。

【０００６】 本考案の目的は、研削加工の時間を短縮して加工コストの削減を図ることがで きる球面研削加工装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の球面研削加工装置は、回転機構が砥石を概ね５０００〜１００００ｒ ｐｍの回転数の範囲で回転させるものである。

【０００８】

【作用】

図３は、本考案の球面研削加工装置により、被加工物としてのガラスレンズを 研削加工したときの砥石（ダイヤを含有するメタルボンド砥石，＃１０００）の 回転数と研削取代・表面粗さとの関係を示したグラフであり、同図から次のこと が明らかである。 Ａ．砥石の回転数を従来の２０００〜３０００ｒｐｍから５０００〜１００００ ｒｐｍに上げることにより、同じ粗さの＃の砥石を使用したままで単位時間当り の研削取代が２〜３倍に増加する。 Ｂ．被加工物の被加工面の表面粗さが砥石の回転数の増加に伴い徐々に良好にな り、約８０００ｒｐｍを越えると劣化傾向を示す。５０００〜１００００ｒｐｍ の回転数の範囲では、従来よりも良好な表面粗さとなり、従来よりも１ランク細 かい＃の砥石を使用したのと同様の表面粗さとなる。

【０００９】

【実施例】

次に、本考案の実施例について図面を参照して説明する。

【００１０】 図１は本考案の一実施例の球面研削加工装置を模式的に示す図であって、同図 （ａ）は正面図、同図（ｂ）は（ａ）の右側面図である。

【００１１】 ガラスレンズ等の被加工物１を研削する砥石２は、ダイヤを含有するメタルボ ンド砥石等からなり、所望の曲率半径の球面２ａを有している。球面２ａは、そ の全面が砥石により形成されたものでもよいし、粒状のペレット砥石により形成 されたものでもよい。砥石２は回転機構３を構成する駆動モータ３ａの出力軸３ ｂに不図示の固定ねじにより固定されている。また、砥石２は、前記固定ねじを ゆるめることにより、出力軸３ｂの中心軸線ａに沿って往復移動可能となり、砥 石２の球面２ａの曲率中心点と中心軸線ａ上に位置する中心点ｂとが一致するよ うに調節されている。回転機構３は砥石２を中心軸線ａまわりに概ね５０００〜 １００００ｒｐｍの範囲の任意の回転数で回転させることができるものである。 回転機構３は不図示の球芯揺動機構を介して装置ベース４に装着されており、 この球芯揺動機構は、中心点ｂにおいて中心軸線ａと直交する揺動軸線ｃまわり に、砥石２を回転機構３ごと矢印Ａ方向に揺動（球芯揺動）させる。回転機構３ が球芯揺動機構を介して装着された装置ベース４としては、株式会社春近精密製 のＨＰ−０８８を利用することができる。

【００１２】 次に、被加工物１を、中心点ｂを通り揺動軸線ｃと直交する加圧直線ｄに沿っ て、往復移動させ、また砥石２の球面２ａに押圧する押圧機構５について説明す る。押圧機構５は移動機構６と加圧機構１０とからなり、まず、移動機構６につ いて説明する。

【００１３】 装置ベース４の上部には、ボールねじ７が加圧直線ｄと平行にベアリング４ａ ，４ｂを介して回転可能に取り付けられており、ボールねじ７はＬＭガイド８を 挿通してＬＭガイド８の内部に設けられたボールナット８ａに螺合している。ま た、ボールねじ７の上端は装置ベース４の上端に取り付けられた電動モータ９の 出力軸に接続されている。ＬＭガイド８は、電動モータ９の駆動によりボールね じ７が正転、逆転することにより、矢印Ｂ方向およびその逆方向に装置ベース４ に設けられたガイドレール４ｃに案内されて往復移動する。

【００１４】 次に、加圧機構１０について説明する。エアシリンダ１１がＬＭガイド８に取 り付けられ、その内部はピストン１１ｃにより２室に区画され、各室はそれぞれ エア流入口１１ａ，１１ｂを介して不図示のエア供給装置に連通している。スピ ンドル１２の上端部はエアシリンダ１１の内部に挿入されてピストン１１ｃに固 定されており、スピンドル１２の下端部には被加工物１が嵌合する凹部１３ａが 形成されたホルダ１３がベアリングを介して回転可能に装着されている。ホルダ １３およびスピンドル１２の内部には一方が凹部１３ａ内に開口するエア流路１ ６があけられており、エア流路１６の他方は不図示のエア吸入噴出装置に連通し ている。エアシリンダ１１の内部の前記２室に各エア流入口１１ａ，１１ｂをそ れぞれ介して適宜圧力のエアが供給されることにより、ピストン１１ｃに矢印Ｂ 方向に働く加圧力が発生し、この加圧力はスピンドル１２、ホルダ１３を介して 被加工物１に作用する。本実施例では、この加圧力は低加圧力と高加圧力との２ 段階に設定されている。ホルダ１３は、前記エア吸入噴出装置により、エアが凹 部１３ａからエア流路１６を通して吸入されることにより、被加工物１が凹部１ ３ａに吸着され、エアがエア流路１６を通して凹部１３ａから噴出されることに より、被加工物１が凹部１３ａから離れる。

【００１５】 このように構成された押圧機構５は、移動機構６により、加圧機構１０のホル ダ１３に吸着された被加工物１を加圧直線ｄに沿って矢印Ｂ方向およびその逆方 向に往復移動させることができ、また、加圧機構１０により、被加工物１を砥石 ２の球面２ａに加圧直線ｄに沿って矢印Ｂ方向に低加圧力または高加圧力で押圧 することができる。

【００１６】 装置ベース４には、コンベア１５により搬送されてきたパレット１４を、保持 して軸線ｅまわりに回転させ、ホルダ１３の下方に移動させるパレット回転装置 （不図示）が設けられており、パレット回転装置により、被加工物１はパレット １４に載せられて、ホルダ１３の下方とコンベア１５上との間を移動される。

【００１７】 また、装置ベース４の砥石２の近傍には、研削加工中に加工液を供給する加工 液供給パイプ１６が設けられている。

【００１８】 次に、本実施例の球面研削加工装置の動作について表（図２）を参照して説明 する。

【００１９】 まず、ホルダ１３を、パレット１４がパレット回転装置によりホルダ１３の下 方に移動されたとき、パレット１４に載せられている被加工物１と干渉しない程 度上方の位置（上方待機位置）に停止させておき、加圧機構１０の加圧力を低加 圧力（約３〜５ｋｇ）に調節し、ホルダ１３の凹部１３ａではエア流路１６から エアを噴出させておく。

【００２０】 この後、パレット１４がコンベア１５により所定の位置まで移動させられてき たとき（時刻ｔ₁)、コンベア１５を停止させ、パレット１４をパレット回転装置 によりコンベア１５上からホルダ１３の下方へ移動させる。次に、移動機構６を 駆動し、ホルダ１３を上方待機位置から下降させてパレット１４上の被加工物１ を吸着できる位置（吸着排出位置）に停止させる（時刻ｔ₂)。ホルダ１３の凹部 １３ａのエア噴出状態をエア吸入状態に切り換えて（時刻ｔ₃)被加工物１をホル ダ１３の凹部１３ａに吸着させた後、再び移動機構６を駆動してホルダ１３を吸 着排出位置から上方待機位置に上昇させて停止させる（時刻ｔ₄)。パレット１４ をその後ホルダ１３の下方からコンベア１５上に戻す（時刻ｔ_S)。

【００２１】 回転機構３を駆動して（時刻ｔ₆)砥石２を５０００〜１００００ｒｐｍの範囲 の回転数で回転させるとともに、球芯揺動機構を駆動させて砥石２を球芯揺動さ せる。ついで、移動機構６を駆動してホルダ１３を、上方待機位置からホルダ１ ３に吸着されている被加工物１が砥石２の球面２ａに接触する位置（加工位置） まで下降させ（時刻ｔ₇ 〜ｔ₈)、この下降中に加工液供給パイプ１６から加工液 の供給を開始する。被加工物１が砥石２の球面２ａと接触した後、ホルダ１３の 凹部１３ａのエア吸入状態をエア噴出状態に切り換え（時刻ｔ₈)、凹部１３ａ内 の真空状態を解除し、その後、エアを停止する。また、その接触の時から約０． ５〜１．０秒後に加圧機構１０の加圧力を低加圧力から高加圧力に変更する（時 刻ｔ₈ 〜ｔ₉)。この状態で所定の時間だけ研削を続けて被加工物１に所望の球面 を創成する。この研削中、被加工物１は砥石２からの回転力を受けて、ホルダ１ ３とともに回転する。

【００２２】 前記所定の時間の経過後、球芯揺動機構を停止させ（時刻ｔ₁₀）、その停止後 しばらくしてから回転機構３および加工液供給を停止し、同時にホルダ１３の凹 部１３ａのエア停止状態をエア吸入状態に切り換えて被加工物１をホルダ１３の 凹部１３ａに吸着させる（時刻ｔ₁₁）。また、これと同時に、加圧機構１０の加 圧力を高加圧力から低加圧力に変更するとともに、移動機構６を駆動してホルダ １３を加工位置から上方待機位置に上昇させて停止させる（時刻ｔ₁₁）。

【００２３】 次に、パレット回転装置を駆動してパレット１４をコンベア上からホルダ１３ の下方に移動させ（時刻ｔ₁₂）、移動機構６を駆動してホルダ１３を上方待機位 置から吸着排出位置に下降させて停止させる（時刻ｔ₁₃）。ついで、ホルダ１３ の凹部１３ａのエア吸入状態をエア噴出状態に切り換えて（時刻ｔ₁₄）ホルダ１ ３の凹部１３ａに吸着されていた被加工物１をパレット１４上に排出する。その 後、移動機構６を駆動してホルダ１３を吸着排出位置から上方待機位置に上昇さ せて停止させ（時刻ｔ₁₅）、パレット回転装置を駆動してパレット１４をホルダ １３の下方から移動させてコンベア１５上に載せ（時刻ｔ₁₆）、コンベア１５の 移動を再開する（時刻ｔ₁₇）。

【００２４】 このように、本実施例では次に示す効果がある。＃４００の砥石を使用してい た従来の（１）の工程と＃１５００の砥石を使用していた従来の（２）の工程と を、＃１０００の砥石２を使用した１つの行程に置き換えることができる。その 結果、（ａ）研削加工時間が短縮される。（ｂ）従来の（１）および（２）の工 程においてそれぞれ使用していた加工装置は不要となるので、加工装置の維持費 用および設置スペースが削減される。（ｃ）従来の（１）および（２）の工程で はそれぞれ異なる種類の砥石が必要であったが、本実施例では１種類の砥石２だ けで済むので、砥石の費用が減る。（ｄ）工程管理が容易となり作業人員が少な くて済む。（ｅ）（ａ）〜（ｄ）の結果、被加工物１の研削加工のコストダウン が可能となる。（ｆ）押圧機構５を応答性の早い電動モータ９を使用した移動機 構６と加圧機構１０とからなる構成としたことにより、従来の移動と加圧の双方 の機能を行なっていたエアシリンダ方式に比較して、被加工物１個の研削加工に つき、約２秒の時間短縮が可能となる。これにより、生産性が向上し、加工コス トの低減が可能となる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、砥石を球芯揺動させるとともに従来にない高速 の回転数５０００〜１００００ｒｐｍの範囲で回転させることにより、砥石の粗 さの＃を変えることなく、単位時間当りの研削取代を大幅に増加させることがで き、また、被加工物の被加工面の表面粗さを従来に比較して良好に仕上げること ができ、その結果、異なる＃のカーブジェネレータと砥石とを使用していた従来 の（１）および（２）の工程を１つの工程に置き換えることができるので、研削 加工の時間を短縮して加工コストの削減を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の球面研削加工装置を模式的
に示す図であって、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は
（ａ）の右側図面である。

【図２】同実施例の球面研削加工装置の各部の動作状態
を示す表である。

【図３】本考案の球面研削加工装置により被加工物とし
てのガラスレンズを研削加工したときの砥石の回転数と
研削取代・表面粗さとの関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１ 被加工物 ２ 砥石 ２ａ 球面 ３ 回転機構 ３ａ 駆動モータ ３ｂ 出力軸 ４ 装置ベース ４ａ，４ｂ ベアリング ４ｃ ガイドレール ５ 押圧機構 ６ 移動機構 ７ ボールねじ ８ ＬＭガイド ８ａ ボールナット ９ 電動モータ １０ 加圧機構 １１ エアシリンダ １１ａ，１１ｂ エア流入口 １１ｃ ピストン １２ スピンドル １３ ホルダ １３ａ 凹部 １４ パレット １５ コンベア １６ エア流路 ａ 中心軸線 ｂ 中心点 ｃ 揺動軸線 ｄ 加圧直線

フロントページの続き (72)考案者 中村 宣夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を研削するための所望の曲率半
   径の球面を有する砥石と、前記砥石の球面の曲率中心点
   を通る中心軸線まわりに前記砥石を回転させる回転機構
   と、前記曲率中心点において前記中心軸線と直交する所
   定の軸線まわりに前記砥石を揺動させる球芯揺動機構
   と、前記被加工物を、前記曲率中心点を通り前記所定の
   軸線と直交する直線に沿って、前記砥石に向けて移動さ
   せ前記砥石に押圧し、また前記被加工物を前記直線に沿
   って前記砥石から離れる方向に移動させる押圧機構とを
   有する球面研削加工装置において、前記回転機構は、前
   記砥石を概ね５０００〜１００００ｒｐｍの回転数の範
   囲で回転させるものであることを特徴とする球面研削加
   工装置。
2. 【請求項２】 前記押圧機構が移動機構と加圧機構とか
   らなり、前記移動機構は、電動モータと、前記直線と平
   行に回転可能に設けられ、前記電動モータにより正転逆
   転されるボールねじと、前記ボールねじが螺合するボー
   ルナットが設けられ、ガイドレールにより案内されるＬ
   Ｍガイドとを有し、前記加圧機構は、前記被加工物を前
   記砥石の球面に押圧するための加圧力を発生する、前記
   ＬＭガイドに取り付けられた内部にピストンを有するエ
   アシリンダと、前記ピストンに一端が固定されたスピン
   ドルと、前記スピンドルの他端に装着された前記被加工
   物を保持するためのホルダとを有する、請求項１に記載
   の球面研削加工装置。