JPH0761604B2 - 非接触型球面加工方法 - Google Patents

非接触型球面加工方法

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JPH0761604B2
JPH0761604B2 JP1178584A JP17858489A JPH0761604B2 JP H0761604 B2 JPH0761604 B2 JP H0761604B2 JP 1178584 A JP1178584 A JP 1178584A JP 17858489 A JP17858489 A JP 17858489A JP H0761604 B2 JPH0761604 B2 JP H0761604B2
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flow path
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abrasive grain
rod lens
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/22Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B19/226Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground of the ends of optical fibres
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は遊離砥粒による非接触型の球面加工方法に関す
るもので、特にロッドレンズの如く小径レンズの研削、
研磨加工に好適な球面加工方法に関する。
(従来の技術) 最近、小径ロッド状の屈折率分布型レンズを更に高性能
化するために、このロッドレンズの一端を球面加工する
ことが要望されている。このようなロッドレンズを高い
面精度で球面加工するには通常1個貼りで行なわれる。
この従来の球面加工方法は、先ずロッドレンズの一端面
にカーブジェネレータで球面創成する。このカーブジェ
ネレータの原理は、第8図に示す如く、低番程砥石302
を先端に取り付けたカップ301を軸芯中心に回転させ、
貼り付け棒24に接着剤23を介して貼着されたロッドレン
ズ2の軸芯22が砥石302の先端R形状の中心点Pを通る
ように位置決めし、ロッドレンズ2を砥石302に押しつ
け、研削液303を注いで回転させる。
この時、レンズ軸芯22のカップ軸芯315との傾き角をβ
とすると、レンズ曲率半径 の式よりロッドレンズ2先端に球面形状が創成される。
但し、Dはカップ形砥石の直径、rは砥石の先端R形状
の曲率半径である。
次いで球面創成されたロッドレンズ2の形状修正及び球
面粗度を向上させるために、研削加工処理を行う。第9
図に示す如く球面形状創成後のロッドレンズ2に凹球面
形状の固定砥石からなる研削皿401をのせる。そして第
7図に示すような周知の研磨装置406のアーム部材407に
支持されるカンザシ402を研削皿401上表面中心付近に設
置し、このカンザシ402に球心点Qを中心とした横振動
作させる。そして研削液403を研削皿401内に注ぎ、ロッ
ドレンズ2を軸芯22中心に回転させ所定の加工圧を加え
ることでロッドレンズ2の先球部21と研削皿401との接
触部に共ズリによる研削効果を発生せしめる。このよう
にして砥粒番程を順次高番程に順次代えることにより、
形状修正から球面粗度向上の処理を行なう。従ってここ
では多段階の処理工程を要する。
次いで研削加工処理されたロッドレンズの研磨処理を行
う。第10図に示す如く、ウレタン、タール等の弾性体50
2を貼着した凹球面形状の磨き皿501をロッドレンズ2の
加工面にのせ、研磨液503を注ぐことにより、前述した
研削加工処理と同様に行なう。このようにしてレンズ球
面粗度向上への仕上げを行う。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来の球面加工方法によれば、研削皿、磨き皿の凹
球面形状が共ズリによる変形を生じ、またこの変形の加
工修正を行なうには高度の熟練作業を要し、従ってロッ
ドレンズの加工仕上り品質の安定化が困難であるという
不具合がある。
またレンズ研削加工処理時に多段階の処理工程を要し、
更にはロッドレンズの曲率変更に対して各皿の対応性が
無く、これらの皿の球面形状の修正には工数が掛り、従
って生産性が悪化するという不具合がある。
そこで本発明の目的は、ロッドレンズ等の小径レンズを
高精度に球面加工することが出来るとともに、加工仕上
り品質の安定化を達成出来、更に高い生産性を有する球
面加工方法を提供するにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成すべく本発明は、遊離砥粒を含む砥液の
流路を回転軸を含んで形成するとともに、この流路内壁
の出口寄りに拡開面を形成してなる筒状治具本体を設
け、この筒状治具本体を回転軸回りに自転させ、前記流
路内に入口から出口に向かって前記砥液を流入し、前記
自転に伴う遠心力により前記拡開面に沿って遊離砥粒の
高密度化された流動砥粒層を形成し、その後にこの流動
砥粒層に前記筒状治具本体の回転軸と所定傾斜角度をな
す軸芯中心に自転するレンズの非加工面を圧接すること
を特徴とする。
(作用) 筒状治具本体の拡開面に流動砥粒層を形成し、この砥粒
層でレンズを加工するため、筒状治具本体の修正、交換
が不要となり、これにより修正に伴なう熟練作業の不要
化を達成出来、従って仕上り加工品質の安定性を向上出
来、また治具本体と非接触に加工するため、面粗度品質
を向上することが出来、更に遊離砥粒の粒径を変えるの
みで研削及び研磨を連続して行なうことが出来、これに
より工程数の削減を達成出来、従って生産効率の向上を
図ることが出来る。
(実施例) 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第1図は本発明に係わる非接触型球面加工方法による研
削・研磨状態を示す図、第2図は砥粒層を示す要部拡大
図、第3図は筒状治具本体の縦断側面図、第4図は同正
面図である。
第3図及び第4図に示す如く筒状治具本体であるリップ
治具1は、筒部5とフランジ部6とからなり、回転軸15
方向には、この回転軸15を中心に含んで入口部13から出
口部14に至る砥液流路11が形成される。そして流路11の
内壁12の出口部14近くには、出口部14に向って拡開する
拡開面であるテーパ部16が形成される。そしてこのテー
パ部16のテーパ角17は、回転軸15の直交軸18と所定テー
パ角θに構成される。
前記リップ治具1は回転軸15を中心として不図示の駆動
モータにより5000〜10000rpm程度の高速回転で自転する
如く構成される。
一方、被加工レンズである小径ロッド状の屈折率分布型
ロッドレンズ2は、第1図に示す接着剤23を介して貼り
付け棒24に固着され、貼り付け棒24とともに例えば100r
pmの回転数で軸芯22を中心として自転する。そしてロッ
ドレンズ2の軸芯22とリップ治具1の回転軸15とは所定
角θ傾いて交叉する。即ち回転軸15及び軸芯22を含む断
面内でロッドレンズ2の軸芯22はテーパ面16に直交す
る。
次に本発明に係わる非接触型球面加工方法を以下に述べ
る。
先ず、砥液3の流路を有するリップ治具1を回転軸15を
中心に高速回転させる。このリップ治具1の回転数は50
00〜10000rpm程度の高速回転に設定される。
次いでリップ治具1の流路11の入口13から遊離砥粒31を
含む砥液3を流入する。この砥液3は流路内壁12との摩
擦抵抗によりリップ治具1から粘性に応じた回転エネル
ギーを受け続け、砥液3内の遊離砥粒31の均質拡散分布
状態がくずれ、砥液3に含まれる遊離砥粒31は砥液3内
で質量分離を起す。即ち、質量の大きい遊離砥粒31ほど
遠心力が強く働き、流路内壁12に沿って遊離砥粒31が層
状に堆積する。この遊離砥粒31の堆積は砥液3が流路12
の入口部13から出口部14に向かう過程で進行していくた
め、出口部14近くのテーパ部16では第2図に示す如く砥
粒層30が形成される。この砥粒層30は質量分離によるた
め粒径が均一化され、更に常に新しい砥粒31を入口部13
から供給し、出口部14から流出するため、これによって
も砥粒層30の粒径が均一化する。そして砥液3の流動に
より加工時のレンズ面の加熱を防止することができる。
その後にロッドレンズ2をリップ治具1のテーパ部16に
形成された砥粒層30にテーパ角θだけ傾けて押し当て回
転させる。本実施例ではレンズ側の回転数は100rpmに設
定した。
ここで砥粒層30は薄く均質と考えると、 で表わされる研削研磨球面を得ることが出来る。但し、
θはリップテーパ角、Cはリップテーパ外径、Aはレン
ズ送り量、tは砥粒層の厚さである。
以上において砥液3内に混入する遊離砥粒31の粒径を徐
々に小さくすることにより、研削から研磨までを一括処
理することが出来る。
ここで具体的な実験結果を示すと、凹凸の表面粗さが最
大Hmaxで0.2〜0.5μm、平均Ha≒0.03〜0.05μmのロッ
ドレンズ2の加工面21を処理後に走査型電子顕微鏡で10
000倍に拡大しても表面粗さが検出出来ず、従ってHmax
が0.01μm以下の鏡面状態に研削研磨することが出来
る。
尚、上記処理条件は、ロッドレンズ径φ=2.0mm、リッ
プ回転数5000rpm、リップテーパ角θ=60°、レンズ回
転数100rpm、使用砥粒は酸化ジルコニアの粒径1μmの
ものを用い、この砥粒を水に濃度15重量%含有した砥液
を使用し、砥粒層は約10μmに設定した。
以上の球面加工方法によれば、リップ治具1のテーパ部
16壁面に形成された遊離砥粒層30の表層でロッドレンズ
先端部21の研削、研磨が行われるため、リップ治具1の
テーパ部16にはロッドレンズ2による加工圧痕が残らな
い。仍ってリップ治具1のテーパ部16の修正加工及びリ
ップ治具1の交換作業を行なう必要がない。
またレンズ送り量Aを調節することにより、1つのリッ
プ治具1でロッドレンズ2の被加工R値の変更に対応出
来る。更に遊離砥粒31を使用し、しかもリップ治具1と
は非接触にて加工出来るため、収得レンズ加工面21の粗
度を著しく向上させることが出来る。
更にまた、本発明に係わる球面加工方法によれば、リッ
プ治具1を高速回転することにより加工エネルギーを高
く取ることが出来、これにより研削能力の大きい研磨処
理を行なうことが出来る。従ってレンズR形状修正と表
面粗度の向上とを同時に含ませた加工処理が出来、これ
により工数を削減することが出来る。
第5図は第2実施例を示し、第2実施例では第1実施例
のリップ治具の代わりにカーブジェネレータに用いるカ
ップ砥石101の回転軸115方向に砥液流路111を形成して
使用する。この流路111の出口端の丸みrを有する砥石
部102の内端部116で拡開面を構成し、砥石部102による
球面創成後に、第1実施例と同様に、流路111の入口
(不図示)から出口114に向かって遊離砥粒31を含む砥
液3を流入し、カップ砥石101の高速回転により内端部1
16に砥粒層130を形成し、この砥粒層130にレンズの被加
工面21を圧接する。ここでロッドレンズ2の軸芯22は砥
石部102の先端R形状の中心点Pを通るように構成す
る。
以上の第2実施例によれば、カップ砥石101によるロッ
ドレンズ2先端の球面創成後に、流路111内に砥液3を
流入し、砥粒層130を形成することにより、球面創成工
程に連続して研削、研磨処理を行うことが出来る。
第6図は参考例を示し、この参考例ではロッドレンズ20
2の凹球面203を研削・研磨処理する。
即ち、リップ治具201の砥粒層230がテーパ部216から出
口端214に沿って外側方に流動し、出口端214の外端の砥
粒層231に回転支持されるロッドレンズ202の被加工面20
3を圧接することにより凹面203を研削・研磨処理する。
(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く本発明によれば、ロッドレ
ンズ等の小径レンズを砥粒層により非接触型に行なうた
め、高精度に球面加工することが出来るとともに、加工
仕上り品質の安定化を達成出来、更に高い生産性を有す
る球面加工方法を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る非接触型球面加工方法による研削
・研磨状態を示す図、第2図は砥粒層を示す要部拡大
図、第3図は筒状治具本体の縦断面図、第4図は同正面
図、第5図は第2実施例を示す図、第6図は参考例を示
す図、第7図は従来の研磨装置の斜視図、第8図は従来
のカーブジェネレータによる球面創成方法を示す図、第
9図は従来の研削処理方法を示す図、第10図は従来の研
磨処理方法を示す図である。 尚図中、1は筒状治具本体、2はレンズ、3は砥液、11
は流路、12は流路内壁、13は入口、14は出口、16は拡開
面、21は被加工面、22は軸芯、30は流動砥粒層、31は遊
離砥粒である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遊離砥粒を含む砥液の流路を回転軸を含ん
    で形成するとともに、この流路内壁の出口寄りに拡開面
    を形成してなる筒状治具本体を設け、この筒状治具本体
    を回転軸回りに自転させ、前記流路内に入口から出口に
    向って前記砥液を流入し、前記自転に伴う遠心力により
    前記拡開面に沿って遊離砥粒の高密度化された流動砥粒
    層を形成し、その後にこの流動砥粒層に前記筒状治具本
    体の回転軸と所定傾斜角度をなす軸芯中心に自転するレ
    ンズの非加工面を圧接することを特徴とする非接触型球
    面加工方法。
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