JPH07266211A

JPH07266211A - 研削・研磨砥石

Info

Publication number: JPH07266211A
Application number: JP9398994A
Authority: JP
Inventors: Yuta Nishide; 雄太西出
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1995-10-17
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP3625858B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ノンブロッキング研削・研磨加工において、
光学素子を高精度に加工する。【構成】砥石１は、砥粒およびボンド材からなる砥石
部２と、この砥石部２の外周に位置し、砥石部２と同じ
曲率半径Ｒをもち、砥石部２と同じ摩耗度および縦弾性
係数の材料からなる輪帯部３とで構成する。レンズ３３
の外径をＤ、曲率半径をＲ、レンズ３３の半角ｓｉｎ
^−１（Ｄ／２Ｒ）をθ_Ｌとしたとき、輪帯部３の半角θ
_ｒは、０．２５θ_Ｌ以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズなどの光学素子
を保持具にはめ込んでノンブロッキング研削・研磨加工
する際に用いる研削・研磨砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学素子の研削・研磨砥石として
は、例えば特開平５−２６１６６８号公報に開示される
ものがある。この研削・研磨砥石は、図１０に示すよう
なもので、ダイヤモンド・窒化ホウ素などの砥粒２０
を、鉄系，ニッケル系などの導電性のある導電材２１内
に混合包含して構成され、凸形状に形成されている。ま
た、このペレット形状の研削・研磨砥石は、その研削・
研磨面２２以外の外周面２３に、シリコン系，ポリイミ
ド系などの耐荷電圧に優れた絶縁効果の高い材料により
被覆コート２４が施されている。このような研削・研磨
砥石は、電解ドレッシング研削加工に用いられ、耐荷電
圧に優れた被覆コート２４により研削・研磨面２２以外
の電解・酸化を防ぎ、ワークの加工寸法および精度の劣
化や砥石強度（耐久性）の低下を防ぐものである。

【０００３】また、従来のノンブロッキング研削・研磨
加工は、例えば特開平２−１２４２５６号公報や実開平
２−６６９４４号公報に開示されるような保持具を用い
て、図１１および図１２に示すように行われている。こ
の保持具３０は、下端に球状の支持部を形成した棒形状
のカンザシ３１により、略円盤形状のベース３２が支持
されている。このベース３２は、レンズ３３を保持する
もので、ベース３２の受け面３２ａとレンズ３３の上面
にある受け面３３ａとの間には、ゴム等の弾性材からな
るリング状受け材３４が介装されている。このような保
持具３０により保持したレンズ３３を研削・研磨加工す
るには、レンズ３３の被加工面３３ｂに砥石３５（図１
０参照）の研削・研磨面３５ａを押し当てながら、砥石
３５を軸回りに回転させかつ揺動中心Ｏを中心に揺動さ
せて行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなノンブロ
ッキング研削・研磨加工において、従来の研削・研磨砥
石を用いた場合、加工中に砥石３５がレンズ形状を維持
するため適正な角度で揺動した際に、図１１および図１
２に示すように、砥石３５とレンズ３３とが接触しない
非接触部分３６ができる。このとき、保持具３０のリン
グ状受け材３４は、レンズ３３の非接触部分３６に対応
する部分だけ圧縮荷重から解放され、元の形状に戻ろう
とする復元力が生じる。この復元力により、レンズ３３
が砥石３５からはみ出した部分を境（支点）にして変形
を起こすことになり、その結果、フチダレ、ウネリ等が
発生し、本来レンズ３３に求められる形状精度が得られ
なくなる。また、加工中、砥石３５とレンズ３３との接
触面積が変動することにより、研削・研磨の圧力が変動
し、取り代が変化する。

【０００５】ここで、上記従来の研削・研磨砥石は、あ
くまで電解・酸化を防ぐために砥石３５の外周面に被覆
コート２４（図１０参照）を施すのであって、砥石３５
の外径を増加させるためのものではない。

【０００６】また、電解・酸化を防ぐために被覆コート
２４を施すので、砥石３５自体とは異なった物質、つま
りシリコン系，ポリイミド系などの耐荷電圧に優れた絶
縁効果の高い材料を使用しなければならない。従って、
砥石３５の外周部に砥石３５本体部分の磨耗度や縦弾性
係数と異なる材料を用いた場合、レンズ３３およびリン
グ状受け材３４に圧縮荷重がかかったとき、レンズ３３
およびリング状受け材３４の変形を抑えることはできな
い。

【０００７】なぜなら、砥石３５の外周部が磨耗度の大
きい材質や縦弾性係数の小さい材質の時は、砥石３５外
周部が砥石３５の本体部分より摩耗したり、弾性変形し
て、砥石３５の本体部分しかレンズ３３に接触しなくな
り、結果的にレンズ３３およびリング状受け材３４が変
形してしまう。逆に、砥石３５の外周部分が摩耗度の小
さい材質や縦弾性係数の大きい材質の時は、砥石３５の
本体部分が砥石３５の外周より摩耗したり、弾性変形し
て、砥石３５の外周部しかレンズ３３に接触しなくな
り、レンズ３３およびリング状受け材３４が変形した
り、砥石３５の本体部分がレンズ３３に接触しにくくな
るために、十分な研削・研磨が行えなくなる。つまり、
砥石３５の外周部分が砥石３５本体部分との関係で、材
質が異なっていても、摩耗度や縦弾性係数が同じで、な
おかつ、加工時にレンズ３３に接触しても悪影響（キズ
など）を及ぼさない材質であれば、特に問題はないので
あるが、従来例の研削・研磨砥石を用いても上記問題点
は解決しない。

【０００８】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、請求項１に係る発明の目的は、ノンブロ
ッキング研削・研磨加工において、変形が生じやすいレ
ンズなどの光学素子を高精度に研削・研磨を行うことが
できる研削・研磨砥石を提供することである。

【０００９】また、請求項２に係る発明の目的は、請求
項１に係る発明の目的に加えて、加工時における光学素
子のキズの発生などの不具合を生じさせない研削・研磨
砥石を提供することである。

【００１０】請求項３に係る発明の目的は、請求項１又
は２に係る発明の目的に加えて、求めるレンズ形状等を
得るために適当な光学素子のはみ出し角に応じた輪帯部
を備えた研削・研磨砥石を提供することである。

【００１１】

【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に係る発明は、光学素子を研削・研磨する
際に用いる研削・研磨砥石において、砥粒およびボンド
材からなる砥石部と、この砥石部の外周に位置し、砥石
部と同じ摩耗度および縦弾性係数の材料からなる輪帯部
とで構成することとした。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明において、輪帯部を砥石部に用いたボンド材と
同一材料で構成することとした。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明において、加工する光学素子の外径をＤ、曲率
半径をＲ、光学素子の半角ｓｉｎ^−１（Ｄ／２Ｒ）をθ
_Ｌとしたとき、輪帯部の半角θ_ｒが０．２５θ_Ｌ以上で
あることを特徴とする。

【００１４】図１〜図４に本発明の概念図を示す。な
お、図１以降の図において、従来と同一構成部分につい
ては、図１１および図１２と同一符号をもって示し、そ
の説明は省略する。図１は、加工するレンズ３３の外径
がＤ、曲率半径がＲ、半角θ_Ｌがｓｉｎ^−１（Ｄ／２
Ｒ）なるレンズ３３を保持具３０により保持し、ノンブ
ロッキング研削・研磨加工を行う際の縦断面図である。
図２は、その平面図である。また、図３は、レンズ３３
の半角θ_Ｌ＝ｓｉｎ^−１（Ｄ／２Ｒ）とレンズ３３のは
み出し角θ_Ｈとの関係についての実験結果を示すグラフ
である。

【００１５】この研削・研磨砥石は、図１および図２に
示すように、砥粒およびボンド材からなる砥石部２と、
この砥石部２の研削・研磨に実質的に寄与する面以外の
外周に位置し、砥石部２と同じ曲率半径Ｒをもち、砥石
部２と同じ摩耗度および縦弾性係数の材料からなる輪帯
部３とで構成されている。

【００１６】図３において、レンズ３３の曲率中心をＯ
（加工時において砥石１の揺動中心と一致する）、レン
ズ加工径の最外周位置をａ、レンズ３３の被加工面３３
ｂとレンズ３３の中心線（光軸）との交点をｃとした場
合、レンズ半角θ_Ｌ＝ｓｉｎまた、図４はレンズ半径θ_Ｌ＝ｓｉｎ^−１（Ｄ／２Ｒ）
とレンズ３３のはみ出し角θ_Ｈとの関係について実験よ
り見いだした結果を示したものである。これは、砥石１
をモータなどにより強制的に回転させながら揺動させ、
その砥石１にレンズ３３を擦り合わせることにより研削
・研磨加工した場合、砥石１外周部は相対的に砥石１中
心部より速度が速くなるため、レンズ３３の被加工面３
３ｂ全体が常に砥石１と接した状態、つまり、はみ出し
角θ_Ｈ＝０では、必然的にレンズ３３外周部の相対速度
が速くなり、その結果、加工速度が速くなる。そうする
と、レンズ３３外周部がより研削・研磨されることとな
り、求めるレンズ形状が得られなくなる。こういったこ
とをなくすために、揺動角を変え、レンズ３３をはみ出
させることによりレンズ３３の外周部が研削・研磨され
すぎることを抑え、レンズ３３外周部と中心部が均一に
研削・研磨されるようにして、求めるレンズ形状が得ら
れる加工条件のもとに実験を行ったものである。

【００１７】

【作用】まず、請求項１および２に係る発明の作用につ
いて説明する。レンズ３３を保持具３０にはめこんでノ
ンブロッキング研削・研磨加工する際、レンズ形状を維
持するため、加工中に砥石１がレンズ３３からはみ出さ
なければならない。上記構成によれば、研削・研磨加工
を行う際に、砥石１が揺動して砥石部２がレンズ３３と
接触しない部分ができたとしても、輪帯部３がレンズ３
３と接触しているため（領域４）に砥石１全体としての
レンズ３３との接触面積は変わらない。しかも、輪帯部
３には加工能力がないため、加工には寄与しない。その
結果、従来の加工条件のまま加工圧が変化せず、しかも
常にレンズ３３が押さえられるため、リング状受け材３
４の変形（復元）が抑えられ、レンズ３３の変形を抑え
ることができる。

【００１８】また、本発明においては、従来使用されて
いる研削・研磨砥石の外周部に砥石部２と同じ摩耗度お
よび縦弾性係数を持つ材料でできた輪帯部３を取り付
け、見かけ上の砥石１の大きさを大きくするので、研削
砥石・研磨砥石のいずれの場合にも適用できる。

【００１９】次に、請求項３に係る発明の作用について
述べる。上記作用に加え、レンズ３３をはめ込んでノン
ブロッキング研削・研磨加工する際、レンズ形状を維持
するため、加工中に砥石１がレンズ３３からはみ出さな
ければならないが、そのはみ出す角度θ_Ｈは、図４の実
験結果を１次式で近似した近似直線の傾きから、０．２
５θ_Ｌであることがわかる。即ち、半角０．２５θ_Ｌ以
上の輪帯部３を設けることにより、上記請求項１，２の
作用がより効果的になる。

【００２０】

【実施例１】図５および図６に本実施例の砥石を用いた
加工状態を示す縦断面図および砥石の拡大半截縦断面図
を示す。

【００２１】（構成）保持具３０によって保持された光
学素子であるレンズ３３は、砥石１が回転および揺動す
ることによって研磨される。砥石１は、図６に示すよう
に、外径ｄで、砥粒およびボンド材よるなる砥石部（中
心部）２と、その外周に砥石部２と同じ摩耗度および縦
弾性係数を有する材料からなる外径ｄ_Ｔの輪帯部３とに
よって構成されている。また、砥石部２および輪帯部３
は、それぞれ単独で形成されており、ステンレスなどの
金属からなる台金１０に接着することにより一体的に形
成されている。

【００２２】（作用）上記構成によれば、加工中に砥石
１が適正な角度で揺動する際、レンズ３３の被加工面の
中で外径ｄの砥石部２と接触しない部分ができる。すな
わち、砥石部２がレンズ３３の被加工表面から外れるこ
とになる。しかし、砥石部２の外周に外径ｄ_Ｔ、半角θ
_ｒの輪帯部３があるため、レンズ３３が砥石１から外れ
ることはない。これにより、レンズ３３は常に砥石１に
押さえられている状態となり、リング状受け材３４の変
形（復元）が起きず、レンズ３３の変形を抑えることが
できる。また、被加工面にかかる加工圧力は一定とな
る。

【００２３】（効果）本実施例によれば、輪帯部３には
砥粒が含まれていないため加工能力がなく、砥石部２の
みの砥石にて加工を行うときの加工条件と同じ条件で加
工を行うことができ、しかも砥石１の揺動によりレンズ
３３が砥石１と接触しない部分ができないため、加工す
るレンズ３３の取り代が変化せず、フチダレやうねり等
が発生しない。すなわち、レンズ３３を高精度に研削・
研磨加工することができる。なお、輪帯部３の半角θ_ｒ
は０．２５θ_Ｌ以上であることが望ましく、その材質は
砥石部２のボンド材と同じものがよりよい。

【００２４】

【実施例２】図７に本実施例の砥石の半截縦断面図を示
す。

【００２５】（構成）本実施例の砥石１は、実施例１の
ものと同様に、砥石部２と輪帯部３によって構成されて
いるが、次の点が実施例１の砥石と異なる。すなわち、
本実施例における円板状の台金は、小円板状の台金１５
と、この台金１５の外周に位置するリング状の台金１４
とから構成されている。そして、砥石部２と台金１５、
また輪帯部３と台金１４とがそれぞれ接着されており、
砥石部２と輪帯部３とは接着されていない。また、砥石
部２および台金１５と、輪帯部３および台金１４の外周
面から螺入されるネジ１１の先端を台金１５の側面に押
し当てることで固定できるようになっている。

【００２６】（作用）上記構成によれば、砥石部２およ
び台金１５と、輪帯部３および台金１４とは、ネジ１１
により固定されるので、ネジ１１を緩めることで輪帯部
３を軸方向に移動させることができ、移動箇所でネジ止
めすれば、砥石部２と輪帯部３との相対的な高さ位置を
容易に調節することができる。また、実施例１と同様
に、砥石部２の外周には輪帯部３が存在するため、レン
ズ３３が砥石１から外れることはない。

【００２７】（効果）本実施例によれば、実施例１と同
様の効果が得られるのと同時に、砥粒を含む砥石部２の
表面２ａと砥粒を含まない輪帯部３の表面３ａが摩耗す
ることにより、砥石部２と輪帯部３の高さが変わりレン
ズ被加工面の曲率半径Ｒが狂っても、ネジ１１によって
砥石部２と輪帯部３との相対的な高さを調節できるの
で、レンズ被加工面の曲率半径Ｒを補正することも可能
である。なお、輪帯部３の半角θ_ｒは０．２５θ_Ｌ以上
であることが望ましく、材質は砥石部２のボンド材と同
じものがよりよい。

【００２８】

【実施例３】図８および図９に本実施例の砥石の半截縦
断面図および平面図を示す。

【００２９】（構成）本実施例は、実施例１で用いた砥
石を、ペレット砥石に置き換えたもので、砥石１の中心
部（砥石部２）は砥粒とボンド材よりなるペレット砥石
１６からなり、外周部（輪帯部３）は砥石部２と同じ摩
耗度および縦弾性係数を有する材料で作られたペレット
１７で構成されている。

【００３０】（作用）上記構成によれば、実施例１と同
様に、加工中、砥石１が適正な角度で揺動する際、常に
レンズ３３が砥石１の表面からはみ出すことがないよう
にできる。

【００３１】（効果）本実施例によれば、実施例１と同
様の効果が期待できるのと同時に、ペレットの貼り方に
よって、砥石部２および輪帯部３の幅を調節することが
可能である。つまり、ペレットの貼り方によって砥石部
２の外径ｄの長さ、または、輪帯部３の半角θ_ｒを変え
ることができる。また、ペレットを使うことにより、排
水性の向上に加えて砥石部２の研削・研磨および輪帯部
３の摩擦抵抗を軽減する働きもある。さらに、前記実施
例１，２と同様に、輪帯部３の半角θ_ｒは０．２５θ_Ｌ
以上であることが望ましく、材質は砥石部２のボンド材
と同じものがよりよい。

【００３２】なお、本発明において、摩耗度および縦弾
性係数が同じである砥石部と輪帯部とは、必ずしも同一
材料である必要はなく、異種材料により形成してもよ
い。また、摩耗度および縦弾性係数が同じとは、数値的
に完全同一でなくても、本発明の作用、効果を奏すれ
ば、近似範囲のものも含む。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の研削・研磨砥石
によれば、次のような効果を奏する。請求項１に係る発
明の効果は、ノンブロッキング研削・研磨加工におい
て、レンズなどの光学素子を変形せずに高精度な研削・
研磨加工が行えることである。請求項２に係る発明は、
請求項１の効果に加えて、加工時におけるレンズ表面へ
の悪影響（キズの発生など）を抑える効果がある。請求
項３に係る発明は、上記効果に加え、求めるレンズ形状
に加工する際の加工条件に見合ったレンズのはみ出し角
に応じた輪帯部を設けることにより、より効果的にレン
ズなどの光学素子を変形せずに高精度な研削・研磨砥石
が行えることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の砥石を用いてノンブロッキング研削・
研磨加工を行う場合の縦断面図である。

【図２】図１に示す装置の平面図である。

【図３】本発明のレンズの半角とはみ出し角との位置関
係を示す図である。

【図４】レンズの半角とはみ出し角との位置関係につい
ての実験結果を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例１の砥石を用いた加工状態を示
す縦断面図である。

【図６】同実施例１の砥石を示す半截縦断面図である。

【図７】本発明の実施例２の砥石を示す半截縦断面図で
ある。

【図８】本発明の実施例３の砥石を示す半截縦断面図で
ある。

【図９】同実施例３の砥石を示す平面図である。

【図１０】従来の砥石を示す半截縦断面図である。

【図１１】従来の砥石を用いた加工状態を示す縦断面図
である。

【図１２】図１１に示す装置の平面図である。

【符号の説明】

１砥石２砥石部３輪帯部３０保持具３３レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学素子を研削・研磨する際に用いる研
削・研磨砥石において、砥粒およびボンド材からなる砥
石部と、この砥石部の外周に位置し、砥石部と同じ摩耗
度および縦弾性係数の材料からなる輪帯部とで構成した
ことを特徴とする研削・研磨砥石。
【請求項２】前記輪帯部は前記砥石部に用いたボンド
材と同一材料からなることを特徴とする請求項１に記載
の研削・研磨砥石。
【請求項３】加工する光学素子の外径をＤ、曲率半径
をＲ、光学素子の半角ｓｉｎ^−１（Ｄ／２Ｒ）をθ_Ｌと
したとき、輪帯部の半角θ_ｒが０．２５θ_Ｌ以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の研削・研磨砥
石。