JP5242333B2 - Manufacturing method of true spherical material - Google Patents
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Description
本発明は、球形状の本体部を有する球状素材から真球素材を得る真球素材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a true sphere material that obtains a true sphere material from a spherical material having a spherical main body.
従来、球形研磨素材（ボール研磨素材）の製造においては、板状素材を賽の目状に切り出した後、バレル研削にて所望の研磨仕上がり径よりも「研磨取り代」の分だけ大きい径に粗球化し、仕上げ研磨工程で仕上げていた。しかし、賽の目状態から粗球状態に至るまでには、バレル研削に時間を要することや、駄肉（材料損失）の量が多いという不具合があった。 Conventionally, in the manufacture of spherical polishing materials (ball polishing materials), a plate-shaped material is cut into a square shape and then coarse spheres with a diameter larger by the “polishing allowance” than the desired polishing finish diameter by barrel grinding. And finished in the final polishing process. However, there is a problem that it takes time for barrel grinding and a large amount of sacrificial meat (material loss) until it reaches the rough sphere state from the glazed state.
そこで、球状研磨素材の製造に際し、ガラス成形の技術にて光学素材を粗球化することで削り代を少なくすることが考えられた。この成形技術により、研磨前の研削、或いは砂摺り工程の加工時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、リヒート（プレス）成形では、固形ガラス、例えばゴブ状のガラス素材を再加熱して成形するが、ダイレクト（プレス）成形のように溶融ガラスを直接成形する場合であっても同様である。 Therefore, when manufacturing a spherical polishing material, it has been considered to reduce the machining allowance by roughening the optical material with a glass forming technique. By this molding technique, it is possible to significantly reduce the processing time of the grinding or sanding process before polishing. In reheat (press) molding, solid glass, for example, gob-shaped glass material is molded by reheating, but the same applies to the case of directly molding molten glass as in direct (press) molding.
一方、ガラス成形の技術を用いて光学素材を粗球化すると、特許文献１で提案されているように、球状素材１４５には、一対の成形用型の型合わせ面の間に凸状の帯部１４６が形成される（図１０参照）。 On the other hand, when the optical material is roughened using a glass molding technique, as proposed in Patent Document 1, the spherical material 145 has a convex band between the mold-matching surfaces of a pair of molding dies. A portion 146 is formed (see FIG. 10).
また、この球状素材１４５に生じた凸状帯部１４６をバレル研削等で削るとき、球状素材１４５の機能面の径φＤ０と凸状帯部１４６の径φＤ１とでは、素材と研削面との間に接触角度の差が生じる。このため、図１１に示すように、球状素材１４５を研削した後の形状は真球ではなく断面が楕円状の楕円素材１４５’となってしまう。 Further, when the convex band portion 146 generated in the spherical material 145 is cut by barrel grinding or the like, the diameter φD0 of the functional surface of the spherical material 145 and the diameter φD1 of the convex band portion 146 are between the material and the grinding surface. There is a difference in the contact angle. For this reason, as shown in FIG. 11, the shape after grinding the spherical material 145 is not a true sphere but an elliptical material 145 ′ having an elliptical cross section.
なお、この楕円素材１４５’を修正して真球を得るには、削り速度を低速化する方法や取り代を増やすなどの手法をとる必要がある。
しかしながら、削り速度を低速化等したのでは、研磨前の研削加工時間、或いは砂摺り工程の加工時間が長くなってしまう。すなわち、削り代を少なくしたにもかかわらず、加工時間の短縮効果が薄れることになる。 However, if the cutting speed is reduced, the grinding time before polishing or the processing time in the sanding process becomes long. That is, although the machining allowance is reduced, the effect of shortening the machining time is diminished.
また、成形工程において、型合わせ面での凸部の発生を回避するには、素材の体積管理を厳しく制限するなど工程管理作業が増加する。
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、研削時等における素材の傾きを抑制することができる真球素材の製造方法を提供することを目的とする。
Further, in the molding process, in order to avoid the occurrence of the convex portion on the die mating surface, the process management work increases such as severely limiting the volume management of the material.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a true spherical material capable of suppressing the inclination of the material during grinding or the like.
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
成形素材を球形状の本体部を有する球状素材とし、前記球状素材から真球素材を得る、真球素材の製造方法であって、
加熱された成形素材を、成形面に凹部を有する一対の成形用型の間隔が所定間隔となるまでプレス成形することによって、
前記本体部の表面にリング状の第１の凸状帯部を形成すると共に、前記本体部の表面で
あって前記第１の凸状帯部を境界とした両側に凸状部を形成した球状素材とし、
前記球状素材を研削・研磨することにより真球素材を得ることを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1
A forming material is a spherical material having a spherical main body, and a true spherical material is obtained from the spherical material.
By press-molding the heated molding material until the interval between the pair of molding dies having a recess on the molding surface reaches a predetermined interval,
A ring-shaped first convex belt portion is formed on the surface of the main body portion, and convex portions are formed on both sides of the surface of the main body portion with the first convex belt portion as a boundary . A spherical material ,
A spherical material is obtained by grinding and polishing the spherical material.
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の真球素材の製造方法において、
前記凸状部はリング状の第２の凸状帯部であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の真球素材の製造方法において、
前記第１の凸状帯部と前記凸状部とは、前記本体部の表面から突出する高さが等しいことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the method for producing a true sphere material according to claim 1,
The convex portion is a ring-shaped second convex band portion.
The invention according to claim 3 is the method for producing a true sphere material according to claim 1 or 2,
The first projecting belt part and the projecting part have the same height protruding from the surface of the main body part.
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の真球素材の製造方法において、
前記凸状部を複数形成し、これら凸状部の前記本体部の表面から突出する高さは、前記第１の凸状帯部の前記本体部の表面から突出する高さよりも高いことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the method for producing a true sphere material according to claim 1 or 2,
A plurality of the convex portions are formed, and the height of these convex portions protruding from the surface of the main body portion is higher than the height of the first convex belt portion protruding from the surface of the main body portion. And
本発明によれば、研削時等における素材の傾きを抑制することができる球状素材を得ることができる。 According to the present invention, a spherical material that can suppress the inclination of the material during grinding or the like can be obtained.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本実施形態における球状素材の製造装置の概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a spherical material manufacturing apparatus according to the present embodiment.
この製造装置１０は真空成形室１１を有し、この真空成形室１１内には加熱ステージ１２、プレスステージ１３、及び冷却ステージ１４が設けられている。後述する型セット３０は、これら加熱ステージ１２、プレスステージ１３、及び冷却ステージ１４の順に移送されて成形が行われる。 The manufacturing apparatus 10 includes a vacuum forming chamber 11, and a heating stage 12, a press stage 13, and a cooling stage 14 are provided in the vacuum forming chamber 11. A mold set 30 to be described later is transferred in the order of the heating stage 12, the press stage 13, and the cooling stage 14 to be molded.
真空成形室１１の入口側と出口側には、夫々搬入ステージ１７と搬出ステージ１８が設けられている。この搬入ステージ１７から真空成形室１１への型セット３０の搬入、及び真空成形室１１から搬出ステージ１８への搬出は、上下に開閉自在なシャッタ１５，１６を介して行われる。 A carry-in stage 17 and a carry-out stage 18 are provided on the inlet side and the outlet side of the vacuum forming chamber 11, respectively. The mold set 30 is carried into the vacuum forming chamber 11 from the carry-in stage 17 and carried out from the vacuum forming chamber 11 to the carry-out stage 18 through shutters 15 and 16 that can be opened and closed up and down.
搬入ステージ１７には、真空チャンバ１９が設けられている。この真空チャンバ１９にはホース２０を介して真空ポンプ２１が接続されている。この真空ポンプ２１により、真空チャンバ１９内の真空度は任意に設定することができる。なお、真空下で成形するのは、型セット３０や内部の成形素材３１（図４Ａ参照）の酸化防止、及びガス溜り等を防止するためである。 A vacuum chamber 19 is provided in the carry-in stage 17. A vacuum pump 21 is connected to the vacuum chamber 19 via a hose 20. With this vacuum pump 21, the degree of vacuum in the vacuum chamber 19 can be set arbitrarily. The reason why the molding is performed under vacuum is to prevent oxidation of the mold set 30 and the molding material 31 inside (see FIG. 4A) and prevent gas accumulation.
型セット３０は、この真空チャンバ１９内で組み込まれる。組み込まれた型セット３０は、入口側のシャッタ１５を開いて真空成形室１１内に搬入される。このとき、真空成形室１１内の真空度が維持されるように考慮されている。真空成形室１１から型セット３０を搬出するときも同様である。 The mold set 30 is incorporated in the vacuum chamber 19. The assembled mold set 30 is carried into the vacuum forming chamber 11 by opening the shutter 15 on the entrance side. At this time, it is considered that the degree of vacuum in the vacuum forming chamber 11 is maintained. The same applies when the mold set 30 is unloaded from the vacuum forming chamber 11.
加熱ステージ１２は、離間して上下に対向する一対の上プレート２２１及び下プレート２３１と、下プレート２３１を下方から支持する基台２４とを有している。こうして、上プレート２２１及び下プレート２３１間に型セット３０が搬入されて載置される。 The heating stage 12 includes a pair of an upper plate 22 1 and a lower plate 23 1 that are spaced apart and face each other up and down, and a base 24 that supports the lower plate 23 1 from below. Thus, the mold sets 30 between upper plate 22 1 and the lower plate 23 1 is mounted is carried.
上プレート２２１と下プレート２３１には、夫々上カートリッジヒータ２５１と下カートリッジヒータ２６１が内蔵されている。これら上・下のカートリッジヒータ２５１，２６１により、型セット３０が所定温度に加熱される。 The upper plate 22 1 and the lower plate 23 1, respectively upper cartridge heaters 25 1 and the lower cartridge heaters 26 1 is incorporated. The mold set 30 is heated to a predetermined temperature by the upper and lower cartridge heaters 25 1 and 26 1 .
また、上プレート２２１には、この上プレート２２１を上下（対向）方向に駆動するシリンダ２７１が一体的に設けられている。
こうして、型セット３０は、シリンダ２７１による上プレート２２１の昇降動作により挟持、挟圧等の動作が行われる。
Further, the upper plate 22 1, a cylinder 27 1 for driving the upper plate 22 1 in the vertical (opposite) direction is integrally provided.
In this way, the mold set 30 is operated such as clamping and clamping by the raising and lowering operation of the upper plate 22 1 by the cylinder 27 1 .
プレスステージ１３１及び冷却ステージ１４１も同様の構成を有している。このため、加熱ステージ１２と同一又は相当する部材には、夫々の符号に下付き符号２，３を付して説明を省略する。 Press stage 13 1 and the cooling stage 14 1 have the same configuration. For this reason, the same or corresponding members as those of the heating stage 12 are denoted by subscripts 2 and 3 respectively, and the description thereof is omitted.
また、プレスステージ１３では、上プレート２２２及び下プレート２３２間に載置された型セット３０が押圧されて、内部の成形素材３１が所定形状に成形される。
プレスステージ１３には、シリンダ２７２の移動量を測定する測定手段としての測定スケール３３が設けられている。この測定スケール３３の先端部は、シリンダ２７２の作動ロッド２８から突出されたピン２９に当接されている。この測定スケール３３は制御部３４に接続され、測定スケール３３で測定された信号は制御部３４に入力されるようになっている。
Further, in the press stage 13, the mold set 30 placed between the upper plate 22 2 and the lower plate 23 2 is pressed, the inside of the molding material 31 is molded into a predetermined shape.
The press stage 13, the measurement scale 33 of the measuring means for measuring the amount of movement of the cylinder 27 2 is provided. A distal end portion of the measurement scale 33 is in contact with a pin 29 protruding from the cylinder 27 2 of the rod 28. The measurement scale 33 is connected to the control unit 34, and a signal measured by the measurement scale 33 is input to the control unit 34.
これにより、詳しくは後述するが、成形素材３１の体積に応じて、型セット３０の型合わせ面３６ｄ，３８ｄの間に生じる第１の凸状帯部４６の球形状の本体部５１の表面からの突出量を高精度で制御することができる。 Thereby, as will be described in detail later, depending on the volume of the molding material 31, from the surface of the spherical main body portion 51 of the first convex band portion 46 generated between the die mating surfaces 36d, 38d of the die set 30. Can be controlled with high accuracy.
さらに、冷却ステージ１４では、上プレート２２３及び下プレート２３３が型セット３０を挟持することで、型セット３０は所定の温度まで冷却される。これにより、成形された成形品の歪取りや形状安定化が図られることになる。 Further, the cooling stage 14, the upper plate 22 3 and the lower plate 23 3 By clamping the mold sets 30, the mold set 30 is cooled to a predetermined temperature. Thereby, distortion removal and shape stabilization of the molded product are achieved.
図２は、型セット３０の分解斜視図であり、図３Ａは上型３６の外観斜視図、図３Ｂは下型３８の外観斜視図である。
図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、型セット３０は、上型３６、下型３８、及びスリーブ４０を有している。成形用型としての上型３６及び下型３８は、スリーブ４０の内部で、それぞれの成形面３６ａ，３８ａが対向するようにスリーブ４０の両端側から嵌挿されている。上型３６は円柱状をなし、その先端に凹球面状の成形面３６ａが形成されている。また、成形面３６ａの外側には、平面状の型合わせ面３６ｄが形成されている。
2 is an exploded perspective view of the mold set 30, FIG. 3A is an external perspective view of the upper mold 36, and FIG. 3B is an external perspective view of the lower mold 38.
As shown in FIGS. 2, 3A, and 3B, the mold set 30 includes an upper mold 36, a lower mold 38, and a sleeve 40. The upper die 36 and the lower die 38 as the molding die are inserted from both ends of the sleeve 40 so that the molding surfaces 36a and 38a face each other inside the sleeve 40. The upper mold 36 has a cylindrical shape, and a concave spherical molding surface 36a is formed at the tip thereof. Further, a planar die-matching surface 36d is formed outside the molding surface 36a.
この成形面３６ａには、円柱状の型の中心で交差するよう（本実施の形態では直交方向）に２本の溝（凹部）３６ｂ，３６ｃが形成されている。また、上型３６の外周部には軸方向にキー溝３７が穿設されている。 Two grooves (concave portions) 36b and 36c are formed on the molding surface 36a so as to intersect at the center of the cylindrical mold (in the present embodiment, in the orthogonal direction). A key groove 37 is formed in the outer peripheral portion of the upper die 36 in the axial direction.
また、下型３８も円柱状をなし、その先端に凹球面状の成形面３８ａが形成されている。さらに、成形面３８ａの外側には、平面状の型合わせ面３８ｄが形成されている。この成形面３８ａには、円柱状の型の中心で交差するよう（本実施の形態では直交方向）に２本の溝（凹部）３８ｂ，３８ｃが形成されている。また、下型３８の外周部には軸方向にキー溝３９が穿設されている。本実施形態では、これら上型３６の溝３６ｂ，３６ｃと下型３８の溝３８ｂ，３８ｃの溝深さは全て等しく形成されている。なお、成形面３６ａ，３８ａは同一の曲率半径を有している。 The lower die 38 is also cylindrical, and a concave spherical molding surface 38a is formed at the tip thereof. Furthermore, a planar die-matching surface 38d is formed outside the molding surface 38a. Two grooves (concave portions) 38b and 38c are formed on the molding surface 38a so as to intersect at the center of the cylindrical mold (in the present embodiment, in the orthogonal direction). A key groove 39 is formed in the outer peripheral portion of the lower mold 38 in the axial direction. In the present embodiment, the grooves 36b and 36c of the upper die 36 and the grooves 38b and 38c of the lower die 38 are all formed to be equal. The molding surfaces 36a and 38a have the same radius of curvature.
スリーブ４０は円筒状をなし、その内周部には軸方向にキー溝４１が穿設されている。
こうして、型セット３０の組立状態では、これら上型３６、下型３８、及びスリーブ４０の夫々のキー溝３７，３９，４１に位置決め用のキー４２が嵌入される。なお、位置決め用のキー４２は、成形用型の外周部に一体的に設けても良いし、スリーブ４０の内周部に一体的に設けても良い。これにより、上型３６、下型３８、及びスリーブ４０は、型の中心軸Ｏと同軸上に配置され、かつ中心軸Ｏの周りの位相が一致した状態で組み立てられる。なお、上型３６は、スリーブ４０の軸方向に摺動可能となっている。また、上型３６、下型３８、及びスリーブ４０は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研磨して仕上げられている。
The sleeve 40 has a cylindrical shape, and a key groove 41 is bored in the axial direction on the inner peripheral portion thereof.
Thus, in the assembled state of the mold set 30, the positioning key 42 is inserted into the key grooves 37, 39, 41 of the upper mold 36, the lower mold 38, and the sleeve 40. The positioning key 42 may be provided integrally on the outer peripheral portion of the molding die or may be provided integrally on the inner peripheral portion of the sleeve 40. As a result, the upper die 36, the lower die 38, and the sleeve 40 are arranged coaxially with the central axis O of the die and assembled in a state in which the phases around the central axis O coincide. The upper die 36 is slidable in the axial direction of the sleeve 40. The upper mold 36, the lower mold 38, and the sleeve 40 are finished by polishing a cemented carbide such as tungsten carbide (WC).
次に、図４Ａは成形前の型セット３０の断面正面図であり、図４Ｂは成形後の型セット３０の断面正面図である。また、図５は成形後の球状素材４５の外観を示す図であり、図６は球状素材４５を研削・研磨してできた真球素材５０の外観を示す図である。また、図７は、第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７２が１本ずつ形成された球状素材４５の外観を示す図である。 Next, FIG. 4A is a sectional front view of the mold set 30 before molding, and FIG. 4B is a sectional front view of the mold set 30 after molding. FIG. 5 is a view showing the appearance of the spherical material 45 after molding, and FIG. 6 is a view showing the appearance of the true sphere material 50 made by grinding and polishing the spherical material 45. 7 is a diagram showing an external view of a first spherical element 45 protruding strip portion 46 and the second convex strip portion 47 2 is formed one by one.
図４Ａに示すように、上型３６の成形面３６ａと下型３８の成形面３８ａとの間には、所定形状の成形素材３１が配置される。本実施形態では、この成形素材３１として円柱状のガラス素材が用いられている。ただし、形状はこれに限らず、例えば球状のガラス素材等であっても良い。この成形素材３１には市販の光学ガラスが用いられている。ただし、ガラスに限らず、例えば合成樹脂（熱可塑性樹脂）等の光学素材であってもよい。 As shown in FIG. 4A, a molding material 31 having a predetermined shape is disposed between the molding surface 36 a of the upper mold 36 and the molding surface 38 a of the lower mold 38. In the present embodiment, a cylindrical glass material is used as the molding material 31. However, the shape is not limited to this, and may be, for example, a spherical glass material. A commercially available optical glass is used for the molding material 31. However, it is not limited to glass but may be an optical material such as synthetic resin (thermoplastic resin).
次に、成形素材３１が載置された型セット３０（図１参照）を搬入ステージ１７から加熱ステージ１２に搬入して加熱する。さらに成形素材３１が載置された型セット３０をプレスステージ１３に移動させ成形可能な温度まで加熱する。その後、図１に示すプレスステージ１３の測定スケール３３によって上型３６の移動量を測定しながら、上型３６を下降させる。 Next, the mold set 30 (see FIG. 1) on which the molding material 31 is placed is carried from the carry-in stage 17 to the heating stage 12 and heated. Further, the mold set 30 on which the molding material 31 is placed is moved to the press stage 13 and heated to a moldable temperature. Thereafter, the upper die 36 is lowered while measuring the movement amount of the upper die 36 by the measurement scale 33 of the press stage 13 shown in FIG.
そして、図４Ａに示すように、成形素材３１が上型３６の成形面３６ａと下型３８の成形面３８ａとでプレス成形され、図４Ｂに示すように、上型３６の移動量が所定量すなわち上型３６の型合わせ面３６ｄと下型３８の型合わせ面３８ｄとが所定間隔になった時点で、上型３６の下降を停止させる。 4A, the molding material 31 is press-molded by the molding surface 36a of the upper mold 36 and the molding surface 38a of the lower mold 38, and the movement amount of the upper mold 36 is a predetermined amount as shown in FIG. 4B. That is, when the die matching surface 36d of the upper die 36 and the die matching surface 38d of the lower die 38 become a predetermined distance, the lowering of the upper die 36 is stopped.
このときの型合わせ面３６ｄと型合わせ面３８ｄとの間隔によって、第１の凸状帯部４６の球形状の本体部５１の表面からの突出量（高さ）が決定する。
また、上型３６の２本の溝３６ｂ，３６ｃによって、後述する第２の凸状帯部（凸状部）４７１の半分と第２の凸状帯部（凸状部）４７２の半分が成形され、下型３８の２本の溝３８ｂ，３８ｃによって、第２の凸状帯部４７１の残り半分と第２の凸状帯部４７２の残り半分が成形される。
The amount of protrusion (height) of the first convex band portion 46 from the surface of the spherical main body 51 is determined by the distance between the die matching surface 36d and the die matching surface 38d.
Further, two grooves 36b of the upper mold 36, by 36c, the second convex strip portion (convex portion) 47 first half and the second convex strip portion (convex portion) to be described later 47 2 halves There are molded, two grooves 38b of the lower die 38, by 38c, the second half of the convex strip portion 47 1 and the other half of the second convex strip portion 47 2 is formed.
その後、型セット３０を冷却ステージ１４で冷却し、搬出ステージ１８へ排出する。
図４Ｂ及び図５に示すように、成形後の球状素材４５は、球形状の本体部５１の表面に形成される帯状に突出するリング状の第１の凸状帯部４６と、本体部５１の表面であって第１の凸状帯部４６を境界とした両側に形成される帯状に突出するリング状の第２の凸状帯部４７１，４７２とを有している。第１の凸状帯部４６は型合わせ面３６ｄ，３８ｄの間に形成されている。
Thereafter, the mold set 30 is cooled by the cooling stage 14 and discharged to the carry-out stage 18.
As shown in FIGS. 4B and 5, the spherical material 45 after molding includes a ring-shaped first convex belt portion 46 protruding in a belt shape formed on the surface of the spherical main body portion 51, and the main body portion 51. Ring-shaped second convex band portions 47 1 and 47 2 projecting in a band shape formed on both sides with the first convex band portion 46 as a boundary. The first convex belt portion 46 is formed between the mold matching surfaces 36d and 38d.
これら第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７１、第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７２、第２の凸状帯部４７１と第２の凸状帯部４７２は、夫々が交差（本実施の形態では直交）するように形成されている。 The first convex band 46 and the second convex band 47 1 , the first convex band 46 and the second convex band 47 2 , the second convex band 47 1 and the first convex strip portion 47 2 of 2, is respectively are formed so as to intersect (perpendicular in the present embodiment).
また、第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７１とが交差する２点を結ぶ直線、第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７２とが交差する２点を結ぶ直線、第２の凸状帯部４７１と第２の凸状帯部４７２とが交差する２点を結ぶ直線は、全て球形状の本体部５１の球心を通るようにするのが好ましい。 Further, a straight line with the first convex strip portion 46 and a second convex strip portion 47 connecting the two points intersecting a first convex strip 46 and two second convex strip portion 47 a straight line connecting two points of intersection, straight second convex strip portion 47 1 and two second convex strip portion 47 connecting the two points of intersection, through the spherical center of the main body portion 51 of all spherical It is preferable to do so.
ところで、体積管理されている成形素材３１であっても、ある程度の体積誤差は避けられない。このため、型合わせ面３６ｄ，３８の間に余分な体積分が第１の凸状帯部４６として形成されるのである。ここで、第１の凸状帯部４６の高さをｈ０とする。また、第２の凸状帯部４７１，４７２は、上型３６及び下型３８に夫々形成された２本の溝３６ｂ，３６ｃ、溝３８ｂ，３８ｃによって形成される。この第２の凸状帯部４７１，４７２の夫々の高さをｈ１、ｈ２とする。 By the way, even if the molding material 31 is volume-controlled, a certain amount of volume error is inevitable. Therefore, an extra volume is formed as the first convex band portion 46 between the mold matching surfaces 36d and 38. Here, the height of the first convex belt portion 46 is h 0 . The second convex strips 47 1 and 47 2 are formed by two grooves 36b and 36c and grooves 38b and 38c formed in the upper mold 36 and the lower mold 38, respectively. The heights of the second convex band portions 47 1 and 47 2 are h 1 and h 2 , respectively.
すると、第１の凸状帯部４６の高さｈ０と、第２の凸状帯部４７１，４７２の高さｈ１、ｈ２は等しく形成されている。すなわち、ｈ０＝ｈ１＝ｈ２となっている。このように、球状素材４５を成形してラップ盤等により研削・研磨することで、図６に示すような真球素材５０を得ることができる。 Then, the height h 0 of the first convex band portion 46 is equal to the heights h 1 and h 2 of the second convex band portions 47 1 and 47 2 . That is, h 0 = h 1 = h 2 . In this way, by forming the spherical material 45 and grinding and polishing with a lapping machine or the like, a true spherical material 50 as shown in FIG. 6 can be obtained.
ただし、第２の凸状帯部４７１，４７２は２つ以上有していてもよい。この場合は、第１の凸状帯部４６と、複数の第２の凸状帯部４７の高さが全て等しいか、または、複数の第２の凸状帯部４７の高さが第１の凸状帯部４６の高さよりも高ければよい。このとき、少なくとも２本の凸状帯部（高凸状帯部と称する）の高さを等しくし、その他の凸状帯部（低凸状帯部と称する）の高さを高凸状帯部よりも低く設定するとよい。これは、後工程であるラップ盤等による研削・研磨の際に、球状素材４５と研削面との間に接触角度の差が生じないようにするためである。すなわち、ラップ盤等による研削・研磨の際に、球状素材４５は、少なくとも２本の高さが等しい上記高凸状帯部によってスムーズに転がり、全ての凸状帯部が効率よく研削・研磨され、高精度な真球素材５０となる。 However, the second convex strip portion 47 1, 47 2 may have two or more. In this case, the heights of the first convex strips 46 and the plurality of second convex strips 47 are all equal, or the heights of the plurality of second convex strips 47 are the first. What is necessary is just to be higher than the height of the convex belt | band | zone part 46 of this. At this time, the height of at least two convex bands (referred to as high convex bands) is made equal, and the height of the other convex bands (referred to as low convex bands) is set to a high convex band. It is good to set lower than the part. This is to prevent a difference in contact angle between the spherical material 45 and the ground surface during grinding / polishing with a lapping machine or the like, which is a subsequent process. That is, at the time of grinding / polishing with a lapping machine or the like, the spherical material 45 is smoothly rolled by the above-described high convex band portions having the same height, and all the convex band portions are efficiently ground and polished. A highly accurate true sphere material 50 is obtained.
なお、複数の第２の凸状帯部４７の高さを、第１の凸状帯部４６の高さよりも高くする場合は、前述したシリンダ２７２の測定スケール３３は省略することができる。この場合は、第１の凸状帯部４６の高さを精度よく仕上げる必要がないからである。 Incidentally, the height of the plurality of second convex strip portion 47, if higher than the height of the first convex strip portion 46, the measurement scale 33 of the cylinder 27 2 described above can be omitted. In this case, it is not necessary to finish the height of the first convex belt portion 46 with high accuracy.
なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、第２の凸状帯部４７１，４７２が２本形成された場合を示しているが、これに限らない。
例えば、図７に示すように、第１の凸状帯部４６に対し、交差（本実施の形態では直交）するように形成された１つの第２の凸状帯部４７２のみが形成された場合であってもよい。この図７の場合は、第１の凸状帯部４６の高さｈ０と第２の凸状帯部４７２の高さｈ２は等しくする。
4A and 4B show the case where two second convex band portions 47 1 and 47 2 are formed, the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 7, with respect to the first convex strip portion 46, intersects only the second convex strip portion 47 2 formed one to (orthogonal in the present embodiment) are formed It may be the case. In this case of FIG. 7, the height h 0 and the height h 2 of the second convex strip portion 47 2 of the first convex strip portion 46 is equal.
この場合、前述したシリンダ２７２の測定スケール３３を用いて、第１の凸状帯部４６の高さｈ０を高精度に設定する必要がある。そのためには、下型３８に対する上型３６の移動量を規制し、型合わせ面３６ｄ、３８ｄにおける突出量を制御して、第１の凸状帯部４６の高さｈ０を第２の凸状帯部４７２の高さｈ２と一致するように制御する。 In this case, a cylinder 27 2 of the measuring scale 33 as described above, it is necessary to set the height h 0 of the first convex strip portion 46 with high accuracy. To do so, it restricts the movement of the upper die 36 relative to lower mold 38, the mold matching surface 36d, and controls the projection amount of 38d, the height h 0 of the first convex strip portion 46 second projecting controlled to match the Condition portion 47 2 of height h 2.
以上説明した通り、本実施形態によれば、上型３６及び下型３８に、夫々２本の溝３６ｂ，３６ｃ及び２本の溝３８ｂ，３８ｃを形成したので、成形時に空気やガス溜りになりやすい形状のプリフォームを用いたとしても、これらの溝から空気やガスを逃がすことができるので、光学機能面に転写不良を発生させない良質な球状研磨素材４５を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, since the two grooves 36b and 36c and the two grooves 38b and 38c are formed in the upper mold 36 and the lower mold 38, respectively, air and gas pools are formed during molding. Even if a preform having an easy shape is used, air and gas can be escaped from these grooves, so that a high-quality spherical polishing material 45 that does not cause transfer defects on the optical function surface can be obtained.
また、球状素材４５の本体部５１の表面に第１の凸状帯部４６と第２の凸状帯部４７を設けたことで、後工程であるバレル研削、或いは砂摺り時の球状素材４５と研削面との間の傾きを抑え、少ない研削代を実現することで、少ない研磨代で安価に真球度のよい球状研磨素材を得ることができる。この球状研磨素材を更にラップ盤等で研磨すれば、真球に近い真球素材５０を得ることができる。なお、球状素材４５に対してラップ盤等で研削・研磨を同時に行い、真球素材５０とすることも可能である。
［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態の球状素材の外観を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
Further, by providing the first convex belt portion 46 and the second convex belt portion 47 on the surface of the main body portion 51 of the spherical material 45, the spherical material 45 at the time of barrel grinding or sanding, which is a subsequent process, is provided. By suppressing the inclination between the grinding surface and the grinding surface and realizing a small grinding allowance, a spherical polishing material with good sphericity can be obtained at a low cost with a small polishing allowance. If this spherical polishing material is further polished with a lapping machine or the like, a true spherical material 50 close to a true sphere can be obtained. It is also possible to grind and polish the spherical material 45 with a lapping machine or the like at the same time to obtain the true spherical material 50.
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram illustrating an appearance of a spherical material according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member the same as that of 1st Embodiment, or equivalent.
本実施形態の球状素材４５は、球形状の本体部５１の表面に第１の凸状帯部４６と、凸状部としての多数の点状凸部４８とを有している。第１の凸状帯部４６は、型合わせ面３６ｄ，３８ｄの間に形成されるものである。これら多数の点状凸部４８は、第１の凸状帯部４６を境界とした両側（夫々の半球側）に略等密度に分布しているのが好ましい。 The spherical material 45 of the present embodiment has a first convex band portion 46 and a large number of dot-shaped convex portions 48 as convex portions on the surface of the spherical main body portion 51. The first convex belt portion 46 is formed between the mold matching surfaces 36d and 38d. It is preferable that these many point-like convex portions 48 are distributed at substantially equal density on both sides (each hemisphere side) with the first convex belt portion 46 as a boundary.
このような球状素材４５を成形するには、図示は省略するが、上型３６の成形面３６ａと下型３８の成形面３８ａとの夫々に、点状凸部４８を成形するために点状凸部４８を反転した形状の多数の凹部を形成することで実現される。 In order to form such a spherical material 45, although not shown in the figure, a point-like shape is formed in order to form point-like convex portions 48 on the forming surface 36a of the upper die 36 and the forming surface 38a of the lower die 38, respectively. This is realized by forming a large number of concave portions having a shape obtained by inverting the convex portions 48.
また、この点状凸部４８の高さは第１の凸状帯部４６と等しいか、又は、第１の凸状帯部４６の高さよりも高く設定するのが好ましい。第１の凸状帯部４６と点状凸部４８の高さを等しくするには、前述したシリンダ２７２の測定スケール３３を用いて、第１の凸状帯部４６の高さを高精度に設定すればよい。 Further, it is preferable that the height of the dot-shaped convex portion 48 is set equal to the height of the first convex band portion 46 or higher than the height of the first convex band portion 46. To equalize the height of the first convex strip portion 46 and the point-like protrusions 48, with a cylinder 27 2 of the measuring scale 33 as described above, the height of the first convex strip portion 46 Precision Should be set.
本実施形態によれば、球状素材４５の本体部５１の表面に第１の凸状帯部４６と多数の点状凸部４８を設けたことで、後工程であるバレル研削、或いは砂摺り時の球状素材４５の傾きを抑え、少ない研削代を実現することで、短納期で安価に真球度のよい球状研磨素材を得ることができる。なお、球状素材４５に対してラップ盤等で研削・研磨を同時に行い、真球素材５０とすることも可能である。
［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施の形態の球状研磨素材の外観を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
According to the present embodiment, by providing the first convex belt portion 46 and a large number of dot-like convex portions 48 on the surface of the main body portion 51 of the spherical material 45, at the time of barrel grinding or sanding, which is a subsequent process. By suppressing the inclination of the spherical material 45 and realizing a small grinding allowance, a spherical polishing material having a good sphericity can be obtained at a low cost and at a low cost. It is also possible to grind and polish the spherical material 45 with a lapping machine or the like at the same time to obtain the true spherical material 50.
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating an appearance of a spherical polishing material according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member the same as that of 1st Embodiment, or equivalent.
本実施形態の球状研磨素材４５は、球形状の本体部５１の表面に第１の凸状帯部４６と、凸状部としての多数の輪状凸部４９とを有している。第１の凸状帯部４６は、型合わせ面３６ｄ，３８ｄの間に形成されるものである。これら多数の輪状凸部４９は、第１の凸状帯部４６を境界とした両側（夫々の半球側）に略等密度に分布しているのが好ましい。 The spherical polishing material 45 of the present embodiment has a first convex band portion 46 and a large number of ring-shaped convex portions 49 as convex portions on the surface of the spherical main body portion 51. The first convex belt portion 46 is formed between the mold matching surfaces 36d and 38d. The large number of ring-shaped convex portions 49 are preferably distributed at substantially equal density on both sides (each hemisphere side) with the first convex band portion 46 as a boundary.
このような球状研磨素材４５を成形するには、図示は省略するが、上型３６の成形面３６ａと下型３８の成形面３８ａとの夫々に、輪状凸部４９を成形するために輪状凸部４９を反転した形状の多数の凹部を形成する。 In order to mold such a spherical polishing material 45, although not shown in the drawing, a ring-shaped convex portion 49 is formed on each of the molding surface 36a of the upper mold 36 and the molding surface 38a of the lower mold 38 in order to mold the ring-shaped convex portion 49. A large number of concave portions having a shape obtained by inverting the portion 49 are formed.
また、この輪状凸部４９の高さは第１の凸状帯部４６と等しいか、又は、第１の凸状帯部４６の高さよりも高く設定する。第１の凸状帯部４６と輪状凸部４９の高さを等しくするには、前述したシリンダ２７２の測定スケール３３を用いて、第１の凸状帯部４６の高さを高精度に設定すればよい。なお、本実施形態では、多数の輪状凸部４９が連続してつながっているが、これに限らない。例えば、多数の輪状凸部４９が独立して本体部５１の表面に配置されていてもよい。 The height of the ring-shaped convex portion 49 is set equal to the height of the first convex band portion 46 or higher than the height of the first convex band portion 46. To equalize the height of the first convex strip portion 46 and the annular protrusion 49, with the cylinder 27 2 of the measuring scale 33 as described above, the height of the first convex strip portion 46 with high accuracy You only have to set it. In addition, in this embodiment, although the many ring-shaped convex parts 49 are connected continuously, it is not restricted to this. For example, a large number of ring-shaped convex portions 49 may be independently arranged on the surface of the main body portion 51.
本実施形態によれば、上型３６及び下型３８に、輪状凸部４９を成形するための多数の
凹部を形成したので、成形時に空気やガス溜りになりやすい形状のプリフォームを用いても、これらの凹部から空気やガスを逃がすことができるので、光学機能面に転写不良を発生させない良質な球状研磨素材４５を得ることができる。
According to the present embodiment, since a large number of concave portions for forming the ring-shaped convex portions 49 are formed in the upper die 36 and the lower die 38, a preform having a shape that easily becomes a reservoir of air or gas during molding may be used. Since air and gas can escape from these recesses, a high-quality spherical polishing material 45 that does not cause transfer defects on the optical functional surface can be obtained.
また、球状素材４５の本体部５１の表面に第１の凸状帯部４６と多数の輪状凸部４９を設けたことで、後工程であるバレル研削、或いは砂摺り時の球状素材４５の傾きを抑え、少ない研削代を実現することで、短納期で安価に真球度のよい球状研磨素材を得ることができる。なお、球状素材４５に対してラップ盤等で研削・研磨を同時に行い、真球素材５０とすることも可能である。 Further, by providing the first convex band portion 46 and a large number of annular convex portions 49 on the surface of the main body 51 of the spherical material 45, the inclination of the spherical material 45 during barrel grinding or sanding, which is a subsequent process, is performed. By suppressing the above and realizing a small grinding allowance, it is possible to obtain a spherical polishing material having a good sphericity with a short delivery time and at a low cost. It is also possible to grind and polish the spherical material 45 with a lapping machine or the like at the same time to obtain the true spherical material 50.
１０ 球状素材の製造装置
１１ 真空成形室
１２ 加熱ステージ
１３ プレスステージ
１４ 冷却ステージ
１５ シャッタ
１６ シャッタ
１７ 搬入ステージ
１８ 搬出ステージ
１９ 真空チャンバ
２０ ホース
２１ 真空ポンプ
２２１ 上プレート
２２２ 上プレート
２２３ 上プレート
２３１ 下プレート
２３２ 下プレート
２３３ 下プレート
２４１ 基台
２４２ 基台
２４３ 基台
２５１ 上カートリッジヒータ
２５２ 上カートリッジヒータ
２５３ 上カートリッジヒータ
２６１ 下カートリッジヒータ
２６２ 下カートリッジヒータ
２６３ 下カートリッジヒータ
２７１ シリンダ
２７２ シリンダ
２７３ シリンダ
２８ 作動ロッド
２９ ピン
３０ 型セット
３１ 成形素材
３３ 測定スケール
３４ 制御部
３６ 上型
３６ａ 成形面
３６ｂ 溝
３６ｃ 溝
３７ キー溝
３８ 下型
３８ａ 成形面
３８ｂ 溝
３８ｃ 溝
３９ キー溝
４０ スリーブ
４１ キー溝
４２ キー
４５ 球状素材
４６ 第１の凸状帯部
４７ 第２の凸状帯部
４８ 点状凸部
４９ 輪状凸部
５０ 真球素材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spherical material manufacturing apparatus 11 Vacuum forming chamber 12 Heating stage 13 Press stage 14 Cooling stage 15 Shutter 16 Shutter 17 Loading stage 18 Unloading stage 19 Vacuum chamber 20 Hose 21 Vacuum pump 22 1 upper plate 22 2 upper plate 22 3 upper plate 23 1 lower plate 23 2 lower plate 23 3 lower plate 24 1 base 24 2 base 24 3 base 25 1 upper cartridge heater 25 2 upper cartridge heater 25 3 upper cartridge heater 26 1 lower cartridge heater 26 2 lower cartridge heater 26 3 Lower cartridge heater 27 1 cylinder 27 2 cylinder 27 3 cylinder 28 Actuating rod 29 Pin 30 Mold set 31 Molding material 33 Measurement scale 34 Control part 36 Upper mold 36a Molding surface 36b Groove 36c Groove 37 Key groove 38 Lower mold 38a Molding surface 38b Groove 38c Groove 39 Key groove 40 Sleeve 41 Key groove 42 Key 45 Spherical material 46 First convex band 47 Second convex band 48 Dotted convex 49 Ring-shaped convex 50 True spherical material
Claims (4)
加熱された成形素材を、成形面に凹部を有する一対の成形用型の間隔が所定間隔となるまでプレス成形することによって、
前記本体部の表面にリング状の第１の凸状帯部を形成すると共に、前記本体部の表面であって前記第１の凸状帯部を境界とした両側に凸状部を形成した球状素材とし、
前記球状素材を研削・研磨することにより真球素材を得る
ことを特徴とする真球素材の製造方法。 A forming material is a spherical material having a spherical main body, and a true spherical material is obtained from the spherical material.
By press-molding the heated molding material until the interval between the pair of molding dies having a recess on the molding surface reaches a predetermined interval,
A ring-shaped first convex belt portion is formed on the surface of the main body portion, and convex portions are formed on both sides of the surface of the main body portion with the first convex belt portion as a boundary . A spherical material ,
A true spherical material is obtained by grinding and polishing the spherical material. A method for producing a true spherical material.
ことを特徴とする請求項１に記載の真球素材の製造方法。 The method for producing a true sphere material according to claim 1, wherein the convex portion is a ring-shaped second convex belt portion.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真球素材の製造方法。 The method for producing a true sphere material according to claim 1 or 2, wherein the first projecting belt part and the projecting part have the same height protruding from the surface of the main body part.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真球素材の製造方法。 A plurality of the convex portions are formed, and the height of these convex portions protruding from the surface of the main body portion is higher than the height of the first convex band portion protruding from the surface of the main body portion. The method for producing a true sphere material according to claim 1 or 2.
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