JP2008055535A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置において、被加工物を高精度な球状に加工する。
【解決手段】被加工物（５）を挟み込むための互いに対向する円形状の溝３ｂ，４ｂをそれぞれ有する上円盤３及び下円盤４と、これら上円盤３及び下円盤４のうち少なくとも一方の円盤（下円盤４）を回転させる回転駆動手段７とを備える加工装置１において、上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めをする位置決め部材（６）を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに対向する円形状の溝が形成された少なくとも一方が回転する上円盤及び下円盤を備える加工装置に関する。

従来、例えばガラスレンズを得るためには、プリフォームとしてのガラスボールを成形装置によって成形する手法が採られている。
上記の成形装置に投入するためにガラスボールを所望の球状に加工する方法としては、ガラスブロック形状の素材を円筒状のバレル加工機に研磨部材と共に投入し、これらを回転させることにより粗加工片を形成し、この粗加工片を仕上げ研磨するものがある。

これに対し、特許文献１には、互いに対向する円形状の溝が形成された上円盤と下円盤との間に被加工物を挟み込み、一方の円盤を回転させることにより、被加工物を球状に加工する方法が記載されている。
特開２０００−３１８８１４号公報

ところで、ガラスブロック形状の素材を研磨部材と共に回転させる上記の方法は、素材を研磨部材と共に回転させるため、高精度な球状にガラスボールを得るのが困難であった。また、別個の作業として仕上げ研磨を要するため、手間のかかるものでもあった。

そして、上記特許文献１記載の加工方法は、研磨部材を投入しないため、上記の方法よりは高精度な球状のガラスボールを得られやすい。しかしながら、上円盤と下円盤との水平方向における位置合わせがなされていないため、水平方向におけるわずかな円盤間のズレに起因して、被加工物を高精度な球状に加工できないという問題があった。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、被加工物を高精度な球状に加工する加工装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の加工装置は、被加工物を挟み込むために互いに対向する円形状の溝をそれぞれ有する上円盤及び下円盤と、この上円盤及び下円盤のうち少なくとも一方の円盤を回転させる回転駆動手段とを備える加工装置において、上記上円盤と上記下円盤との水平方向における位置決めをする位置決め部材を備える構成とする。

また、上記位置決め部材は、上記上円盤及び上記下円盤のうち一方の円盤の加工面の中央から突出して設けられ、他方の円盤の加工面の中央に形成される挿入穴に挿入されて位置決めをする構成とするとよい。

また、上記上円盤及び上記下円盤のうち少なくとも一方の円盤は、上記位置決め部による水平方向への位置決めを許容するべく、水平方向へ移動可能である構成とするとよい。
また、上記上円盤を上下動させる昇降駆動手段を更に備え、上記上円盤は、少なくとも弾性部材を介して、上記昇降駆動手段に接続される構成とするとよい。

本発明では、上円盤と下円盤との水平方向における位置決めをする位置決め部材により、上円盤（上円盤に形成される溝）と下円盤（下円盤に形成される溝）との水平方向のズレに起因する被加工物の形状精度（真球度）の悪化を抑えることができる。よって、本発明によれば、被加工物を高精度な球状に加工することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る加工装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る加工装置を示す要部断面図である。また、図２Ａは上記加工装置の上円盤及び下円盤を示す断面図であり、図２Ｂは上記下円盤の加工面を示す平面図である。

図１において、加工装置１は、二点鎖線で図示する筐体２、この筐体２内に配置される上円盤３、下円盤４等を備えている。
図２Ａ及び図２Ｂにも示すように、上円盤３及び下円盤４は、それらの加工面３ａ，４ａに、互いに対向する円環状の溝３ｂ，４ｂを有している。これら溝３ｂと溝４ｂとの間において、被加工物としてのガラスボール５，５が加工されている。なお、溝３ｂ，４ｂの径は、ガラスボール５の径よりも大きくなっている。また、同図では、球状のガラスボール５を図示しているが、加工前に溝３ｂ，４ｂに投入されるガラス素材は完全に球状を呈している必要はない。しかしながら、投入されるガラス素材が球状からかけ離れた形状を呈している場合、ガラス素材は加工の容易さを考慮して、より軟化させておくことが望ましい。

上円盤３には、位置決め部材としての偏心調整ピン６が加工面３ａから突出するように上方から嵌入されている。この偏心調整ピン６の先端６ａは、テーパ状に形成されている。また、偏心調整ピン６の上部にはフランジ部６ｂが形成されている。

偏心調整ピン６は、同図に示す加工時、即ち上円盤３と下円盤４との接近時において、テーパ状に形成される先端６ａによってガイドされ、下円盤４の加工面４ａに形成される挿入穴としての貫通孔４ｃに挿入されて、上円盤３及び下円盤４の水平方向における位置決めをしている。

筐体２には、下円盤４を図１に示す回転方向ａに回転させる回転駆動手段としてのモータ７が載置されている。このモータ７の駆動力は、カプリング８及び回転軸９を介して下円盤４に伝達される。なお、回転軸９は、その中心軸の偏心ひいては下円盤４の中心軸の偏心を防止するべく、ラジアルベアリング１０，１０を介して筐体２に支持されている。

一方、上円盤３は、上円盤ベース部１１、下板１２、支持軸１３，１３、上板１４、連結部材１５等を介して昇降駆動手段としての加圧軸１６及びシリンダ１７に接続され、これら加圧軸１６及びシリンダ１７の駆動力により上下動している。

上円盤３の上方には上円盤ベース部１１が、更に上方には下板１２が配設されており、この下板１２には２本の支持軸１３，１３が立設されている。そして、これら２本の支持軸１３，１３の上部には、上板１４との間に介在するスラストベアリング１８，１８の下側プレート内側に嵌合する凸部１３ａ，１３ａと、これら凸部１３ａ，１３ａから上方に延出する延出部１３ｂ，１３ｂとが形成されている。

延出部１３ｂ，１３ｂは、上板１４に形成される貫通孔１４ａ，１４ａを貫通しており、上板１４の上方に位置する押え板１９，１９に螺合している。なお、詳しくは後述するが、貫通孔１４ａ、１４ａの径は、偏心調整ピン６による上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めを許容するべく、延出部１３ｂ，１３ｂの径よりも大きく形成されている。

押え板１９，１９と上板１４との間には、皿ばね２０，２０が介在しており、押え板１９，１９、支持軸１３，１３、スラストベアリング１８，１８、上円盤３等は、貫通孔１４ａ，１４ａと延出部１３ｂ，１３ｂとの間隙により水平方向に移動可能となっている。これに対し、上板１４は、筐体２に接続されるシリンダ１７及び加圧軸１６に、連結部材１５を介して固定されているため、水平方向へは移動しない。

以上説明した本実施の形態では、上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めをする位置決め部材としての偏心調整ピン６によって、上円盤３（上円盤３に形成される溝３ｂ）と下円盤４（下円盤４に形成される溝４ｂ）との水平方向のズレに起因するガラスボール５の形状精度の悪化を抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、ガラスボール５（被加工物）を高精度な球状に加工することができる。

また、本実施の形態では、上円盤３の加工面３ａの中央から突出するように偏心調整ピン６（位置決め部材）を設け、この偏心調整ピン６を、下円盤４の加工面４ａの中央に形成される貫通孔４ｃに挿入することにより上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めをしている。そのため、円盤３，４に形成される円形状の溝３ｂ，４ｂのスペースを有効に確保することができる。更には、偏心調整ピン６を加工面３ａのうち中央を除く部分に設けた場合に生じる貫通孔４ｃを円環状に形成する手間がなくなると共に、偏心調整ピン６を円盤３，４の外周面に設けた場合に生じる、円盤の偏心調整ピン６との接触領域が大きいことに起因する位置決め精度の悪化を招くこともない。したがって、ガラスボール５をより高精度な球状に加工することができる。

また、偏心調整ピン６による上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めを許容するべく、支持軸１３，１３の延出部１３ｂ，１３ｂと上板１４の貫通孔１４ａ，１４ａとに間隙を設けて、上円盤３を水平方向に移動可能としたことにより、偏心調整ピン６によって有効に位置決めをすることができ、したがって、ガラスボール５をより高精度な球状に加工することができる。

更に、偏心調整ピン６の先端６ａをテーパ状に形成したことにより、偏心調整ピン６による位置決めがより有効になされ、ガラスボール５をより一層高精度な球状に加工することができる。

また、本実施の形態では、上円盤３が少なくとも弾性部材を介して昇降駆動手段としての加圧軸１６及びシリンダ１７に接続されるように、具体的には、上円盤３側の部材（上円盤３、上円盤ベース部１１、下板１２、支持軸１３及び押え板１９）の荷重が弾性部材を挟んで昇降駆動手段側の部材（シリンダ１７、加圧軸１６、連結部材１５及び上板１４）に加わるように、上板１４と押え板１９との間に弾性部材としての皿ばね２０を介在させている。そのため、上記の上円盤３側の部材の自重をキャンセルすることができ、加工プロセスの初期に必要な微小加圧荷重の設定が容易になる等、上円盤３の加圧或いは位置の微調整が可能となり、ガラスボール５をより高精度な球状に加工することができる。

なお、本実施の形態では、上円盤３の加工面３ａ中央に偏心調整ピン６を配設したため、上述のように、偏心調整ピン６を、加工面３ａのうち中央を除く部分或いは円盤３，４の外周面に設けた場合よりも有効に位置決めを行うことができるが、これらの位置に配設することでも、上円盤３と下円盤４との水平方向における位置決めをすることは可能であり、偏心調整ピン６の配設位置は加工面３の中央に限定されない。

また、本実施の形態では、偏心調整ピン６の先端６ａをテーパ状としたが、下円盤４の挿入穴（貫通孔４ｃ）と加工面４ａとの間の角を傾斜面に（面取り）加工することでも、有効に位置決めをすることができる。

また、本実施の形態では、偏心調整ピン６を上円盤３に、挿入穴（貫通孔４ｃ）を下円盤４にそれぞれ設けたが、偏心調整ピン６を下円盤４に、挿入穴を上円盤３に設ける構成としても、本実施の形態の効果を得ることは可能である。同様に、回転する円盤を下円盤４ではなく上円盤３としても本実施の形態の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、被加工物をガラス材料として説明したが、他の脆性材料等であっても、少なくとも一方を回転させる円盤間で加工することができる材料であれば、本実施の形態の効果を得ることができる。

図３は、本発明の他の実施の形態に係る加工装置を示す要部断面図である。なお、本実施の形態では、上記実施の形態と重複する点については、省略しながら説明する。
同図において、加工装置２１は、二点鎖線で図示する筐体２２、この筐体２２内に配置される上円盤２３、下円盤２４等を備えている。

上円盤２３及び下円盤２４は、それらの加工面２３ａ，２４ａに、互いに対向する円環状の溝２３ｂ，２４ｂを有している。これら溝２３ｂ，２４ｂの間において、被加工物としてのガラスボール２５，２５が加工されている。

上円盤２３には、位置決め部材としての偏心調整ピン２６が加工面２３ａから突出するように上方から嵌入されている。この偏心調整ピン２６の先端２６ａは、テーパ状に形成されている。また、偏心調整ピン２６の上部にはフランジ部２６ｂが形成されている。

偏心調整ピン２６は、同図に示す加工時、即ち上円盤２３と下円盤２４との接近時において、テーパ状に形成される先端２６ａによってガイドされ、下円盤２４の加工面２４ａに形成される挿入穴としての貫通孔２４ｃに挿入されて、上円盤２３及び下円盤２４の水平方向における位置決めをしている。

筐体２２には、下円盤２４を図３に示す回転方向ａに回転させる回転駆動手段としてのモータ２７が載置されている。このモータ２７の駆動力は、カプリング２８及び回転軸２９を介して下円盤２４に伝達される。なお、回転軸２９は、その中心軸の偏心ひいては下円盤２４の中心軸の偏心を防止するべく、ラジアルベアリング３０，３０を介して筐体２２に支持されている。

一方、上円盤２３は、上円盤ベース部３１、下板３２、連結部材３３、ハウジング３４弾性部材としてのスプリング３５、昇降軸３６等を介して、昇降駆動手段としての昇降用アクチュエータ３７に接続され、このアクチュエータ３７の駆動力により上下動している。

上円盤２３の上方には上円盤ベース部３１が、更に上方には連結部材３３が配設されている。この連結部材３３上には、ハウジング３４が配設されており、ハウジング３４の蓋３４ａと昇降軸３６の下端に形成されるフランジ部３６ａとの間にはスプリング３５が介在している。上円盤２３は、このような構成によって昇降用アクチュエータ３７の駆動力により上下動している。

上記の下板３２には、２本の支持軸３８，３８が立設されている。これら支持軸３８，３８は、筐体２２に支持されるガイド板３９に、このガイド板３９の保持部３９ａ，３９ａを介して貫通されており、上端において上板４０に接続されている。

ここで、上板４０の上方には、ガイド板３９に支持されると共に、上記の昇降用アクチュエータ３７及び２つの加圧用アクチュエータ４１，４１が載置されるアクチュエータ台４２が配設されている。昇降用アクチュエータ３７に接続される昇降軸３６、及び、加圧用アクチュエータ４１，４１に接続される加圧軸４３，４３は、アクチュエータ台４２を貫通している。そして、加圧軸４３，４３が上記の上板４０を加圧することにより、支持軸３８，３８、下板３２及び上円盤ベース部３１を介して、上円盤２３が加圧され、ガラスボール２５に所望の圧力が加わる構成となっている。なお、ガイド板３９にはハウジング３４が貫通できる程度の大きさに形成された貫通孔３９ｂが形成されており、ハウジング３４の昇降する移動幅、即ち上円盤２３の昇降する移動幅が確保されている。

以上説明した本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様に、上円盤２３と下円盤２４との水平方向における位置決めをする位置決め部材としての偏心調整ピン２６によって、上円盤２３（上円盤２３に形成される溝２３ｂ）と下円盤２４（下円盤２４に形成される溝２４ｂ）との水平方向のズレに起因するガラスボール２５の形状精度の悪化を抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、ガラスボール２５（被加工物）を高精度な球状に加工することができる。

また、本実施の形態では、上円盤２３が少なくとも弾性部材を介して昇降駆動手段としての昇降用アクチュエータ３７に接続されるように、具体的には、上円盤２３側の部材（上円盤２３、上円盤ベース部３１、下板３２、連結部材３３、ハウジング３４、支持軸３８及び上板４０）の加重が弾性部材を挟んで昇降駆動手段側の部材（昇降軸３６及び昇降用アクチュエータ３７）に加わるように、ハウジング３４の蓋３４ａと昇降軸３６のフランジ部３６ａとの間に弾性部材としてのスプリング３５を介在させている。そのため、上記の上円盤２３側の部材の自重をキャンセルすることができ、加工プロセスの初期に必要な微小加圧荷重の設定が容易になる等、上円盤２３の加圧或いは位置の微調整が可能となり、ガラスボール２５をより高精度な球状に加工することができる。

なお、例えば、ガイド板３９の保持部３９ａ，３９ａを弾性部材から構成する等して上円盤２３を水平方向に移動可能とすることで、偏心調整ピン２６による上円盤２３と下円盤２４との水平方向における位置決めが有効になされ、ガラスボール２５をより高精度な球状に加工することができる。

本発明の一実施の形態に係る加工装置を示す要部断面図である。 上記加工装置の上円盤及び下円盤を示す断面図である。 上記下円盤の加工面を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る加工装置を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 加工装置
２ 筐体
３ 上円盤
３ａ 加工面
３ｂ 溝
４ 下円盤
４ａ 加工面
４ｂ 溝
４ｃ 貫通孔
５ ガラスボール
６ 偏心調整ピン
６ａ テーパ状の先端
６ｂ フランジ部
７ モータ
８ カプリング
９ 回転軸
１０ ラジアルベアリング
１１ 上円盤ベース部
１２ 下板
１３ 支持軸
１３ａ 凸部
１３ｂ 延出部
１４ 上板
１４ａ 貫通孔
１５ 連結部材
１６ 加圧軸
１７ シリンダ
１８ スラストベアリング
１９ 押え板
２０ 皿ばね
２１ 加工装置
２２ 筐体
２３ 上円盤
２３ａ 加工面
２３ｂ 溝
２４ 下円盤
２４ａ 加工面
２４ｂ 溝
２４ｃ 貫通孔
２５ ガラスボール
２６ 偏心調整ピン
２６ａ テーパ状の先端
２６ｂ フランジ部
２７ モータ
２８ カプリング
２９ 回転軸
３０ ラジアルベアリング
３１ 上円盤ベース部
３２ 下板
３３ 連結部材
３４ ハウジング
３４ａ 蓋
３５ スプリング
３６ 昇降軸
３６ａ フランジ部
３７ 昇降用アクチュエータ
３８ 支持軸
３９ ガイド板
３９ａ 保持部
３９ｂ 貫通孔
４０ 上板
４１ 加圧用アクチュエータ
４２ アクチュエータ台
４３ 加圧軸

Claims (4)

1. 被加工物を挟み込むための互いに対向する円形状の溝をそれぞれ有する上円盤及び下円盤と、該上円盤及び下円盤のうち少なくとも一方の円盤を回転させる回転駆動手段とを備える加工装置において、
   前記上円盤と前記下円盤との水平方向における位置決めをする位置決め部材を備えることを特徴とする加工装置。
2. 前記位置決め部材は、前記上円盤及び前記下円盤のうち一方の円盤の加工面の中央から突出して設けられ、他方の円盤の加工面の中央に形成される挿入穴に挿入されて位置決めをすることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 前記上円盤及び前記下円盤のうち少なくとも一方の円盤は、前記位置決め部による水平方向への位置決めを許容するべく、水平方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加工装置。
4. 前記上円盤を上下動させる昇降駆動手段を更に備え、
   前記上円盤は、少なくとも弾性部材を介して、前記昇降駆動手段に接続されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の加工装置。