JPH01257569A - 研削研摩用工具及び研削研摩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ 本発明は、研削研摩用工具及び研削研摩装置に関する。

〔従来の技術〕

被加工物、例えば光学素材を球面形状等に研削。

研摩加工する際には、一般に砥石等の工具を用いて加工
するのが通例である。以下、従来の研削研摩加工技術と
して球面加工の例をとって説明する。

被加工物（ワーク）を砥石（工具）を介してｒ、ｙ面形
状に研削、研摩加工する手段としては、いわゆる強制加
工方式と従属加工方式とがある。

第１１図は、強制加工方式による球面研削装置の機構の
概略を示すものであり、かかる球面研削装置の既知の例
としては、特公昭６１−３３６６５号公報及びレンズプ
リズｌ、の工作技術（中央科学社）等がある。

第１１図において、１で示すのは曲率半径Ｒに創成され
る球面部材であって、コレットチャック２によりワーク
軸に保持されている。３で示すのはワーク軸部本体であ
って、球面部材ｌを回転させながら切込みａ′を行う図
示しない機構が組み込まれている。また、球面部材ｌの
肉厚調整のために、ワーク軸部本体３は図示しないハン
ドルによりａ方向に移動調整できるようになっている。

４で示すのは砥石、５で示すのは砥石軸である。

上記構成の球面研削装置によれば、第１１図。

第１２図にて示すごとく曲率半径Ｒ０の球面部材１を創
成する砥石４の加工直径をｄとすると、砥石軸５をｓｉ
ｎθ。＝　ｄ　／　２　ＲＯに相当する角度θ。

だけ（頃けてやり、加工直径ｄがワーク軸中心線と２点
で一致するように、砥石軸５を図示しないハンドルによ
り砥石軸に対して直角なり方向に移動調整することによ
り、所望の曲率半径０ｏＰ＝Ｒｅを持った球面を創成で
きる。０゜はワーク軸中心線と砥石軸中心線が交わる点
であり球面の曲率中心点でもある。またその交わる角度
はθ。である。

第１３図は、従属加工方式による球面研削装置の要部の
構成を示すものである。図に示すように従属加工方式の
場合は、回転軸６を介して回転駆動自在に保持された球
面部材７に対して、その球面部材７の被加工面と同形状
の加工面を有する研削工具８を当接させ、この研削工具
８をカンザシ９を介して球面部材７に加圧するとともに
揺動運動させることにより、球面部材７を球面に研削加
工するものである。なお、１０で示すのは保持皿、１１
で示すのはパイプ１２から供給されるクーラント（冷却
媒体）である。

上記強制加工方式又は従属加工方式にて研削加工された
球面部材１．７は、さらに研摩加工工程を経て表面仕上
げされていくのであるが、従来、この研削加工（荒加工
）された球面部材（被加工物）１，７を研摩仕上げ加工
する際には、加工工具の砥粒の粒度を上げた（粒径の小
さな）砥石を装備した加工装置に球面部材１．７を段取
り換えして仕上げ加工しているのが一般的である。この
仕上げ加工用として用いる加工装置も、上記強制加工方
式、従属加工方式が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の加工手段では、各加工工程毎
にワークを段取り換えして移動し、それぞれ異なった加
工機を使用して加工しているため、加工工数を多く要す
るとともに加工機の設置スペース及び設備費用が多大に
なるという問題点があった。

又、特開昭６１−１０３７８０号公報の技術のように被
加工物を砥石に一回通すのみで荒加工から鏡面加工まで
短時間で行うことを目的に研削特性を軸線方向に変えた
砥石や、実開昭６２−１００８５７号公報のように複数
の材質からなる多層もしくは多段構造としたカップ形砥
石等が提案されているが、これらの砥石では、前記球面
研削装置による加工法のようにＯ研削を伴う加工には適
さないという欠点がある。即ち、砥石の同じ研削部でワ
ークの同じ被加工面をＯ研削する場合においては、荒加
工用、鏡面加工用の研削部が共存すると所望の鏡面が得
られず、荒加工面になってしまうという問題点があった
。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、１台の加工装置で加工具を取り換えることなし
に複数工程の加工を行いうるようにした研削研摩用工具
及び研削研摩装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図ａ、ｂは、本発明に係る研削研摩用工具及び研削
研摩装置の概念図を示すものである。図において２０で
示すのは、ワーク２１を研削研摩加工するための加工具
（砥石）で、この加工具２０は加工具本体（砥石本体）
２２と、この加工具本体２２の加工面側に交互に配設さ
れた少なくとも２種類以上の研削部２３．２４　（２３
は荒研削用、２４は仕上げ研摩用）と、研削部２３゜２
４を相対的に移動するための移動部２．５（本概念図に
おいては、研削部２４を移動部２５を介して移動するこ
とにより、研削部２３に対して研削部２４を相対的に移
動可能としている）とより構成してあり、移動部２５は
、制御部２６を介して制御されるようになっている。研
削部２３は加工具本体２２に固設してあり、移動自在に
構成された研削部２４は研削部２３よりもより細かい低
粒で構成しである。２７で示すのは砥石軸である。

〔作　用〕

上記構成においては、ワーク２１もしくは砥石軸２７を
軸方向に移動させることにより、ワーク２１が研削部２
３．２４を介して研削される。この研削開始時は、主と
して研削部２３がワーク２１を研削加工する。研削部２
３．２４によるワーク２１の研削加工が終了したら、研
削部２４を制御部２６．移動部２５を介してΔ２だけ軸
方向に移動させる。この制御により、研削部が仕上げ用
の研削部２４へと変えられる。そして、この仕上げ用の
研削部２４にて仕上げ加工が行われる。

従って、加工装置を交換したり砥石を交換したりするこ
となく複数工程の加工が可能となる。

〔実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。なお、以下の説明において、第１図ａ、ｂにて示
した構成部と同様の構成部には同一符号を付して説明を
省略するものとする。

（第１実施例） 第２図ａ、ｂは、本発明に係る研削研摩工具２０及びそ
の工具２０を用いた研削研摩装置２９の第１実施例を示
す正面図、側面図である。

２１で示すのは、被加工物であるワークで、図示を省略
しているワーク回転軸のチャック部に保持されている。

ワーク２１を研削研摩加工するための工具２０は、砥石
本体２２と、この砥石本体２２の加工面側（図の左側）
に交互に配設された２種類（２種類以上であれば２種類
に限定されない）の研削部２３．２４と、−側の種類の
研削部２３を砥石本体２２の軸方向に移動するための圧
電素子３０等より構成しである。

砥石本体２２は、砥石軸２７の軸端部のねし部３１と螺
合するねじ孔部３２を有しており、このねし孔部３２を
介して砥石軸２７に螺着固定しである。砥石軸２７は、
図示を省略している駆動装置を介して回転駆動自在の構
成となっている。砥石本体部２２における加工面側は円
筒状に形設してあり、その先端部には、研削部２３．２
４を摺接自在にガイド支持する孔３３を有する砥石支持
部３４が一体的に形設しである。孔３３は、円周上に１
０個（１０個に限定されない）等配して形設してあり、
答礼３３には台座３５が貫入しである。そして、各台座
３５の先端部には２種類の研削部２３．２４が交互に配
置されるように固設しである。

研削部２４は、研削部２３よりも砥粒の細かい砥石（お
な、粒度は同じにしておいて、ボンド（結合剤）、例え
ばメタル、レジン、ビトリファイド等を変えてもよい、
又、シートやピッチでもよい）にて構成してあり、いわ
ゆる仕上げ用研削部に構成されている０ｇＦ削部２４は
、台座３５゜スペーサー３６を介して砥石本体２２に固
設しである。研削部２３は荒仕上げ用研削部で、台座３
５を介して、砥石本体２２に固設された圧電素子３０に
固設してあり、圧電素子３０の変形を介して砥石本体２
２の軸方向に移動可能に構成しである。圧電素子３０か
らの導線３７は、砥石軸２７の軸心に設けた孔３８．３
９を通って砥石軸２７の外周部に導出され、接点４０．
ブラシ４１゜導線４２を介して制御部２６に接続しであ
る。砥石本体２２と砥石軸２７の連結部は接点４３゜４
４にて接続しである。

圧電素子３０は、制御部２６を介して制御されるように
なっており、制御部２６を介して圧電素子３０に電圧を
印加することにより、研削部２３を軸方向に移動■Δｌ
、たけ移動しうるように制御構成しである。そして、こ
の工具２０及び制御部２６を装備した研削研摩装置３０
にてワーク２１を研削研摩加工しうるように構成しであ
る。

次に、上記構成に基づく作用について説明する。

回転しているワーク２１に対して砥石２０を軸方向に移
動させ、研削加工を開始する。この加工の際には、圧電
素子３０には電圧は付加されておらず、研削部２３．２
４ｅ各先端部は同一面程度となっており、研削部２３．
２４は同時にワーク２１に接触する。そして、この場合
、研削は主として荒仕上げ用の研削部２３が行う。

所定位置まで切込みが進むと、制御部２６から圧電素子
３０に電圧が加えられる。この電圧により圧電素子３０
が変形し、それに伴って研削部２３がΔｉ１だけ後退す
る。すると、研削部が仕上げ用の研削部２４へと変わり
、仕上げ加工が開始される。このとき、切込み速度は、
仕上げ用に切り換えることが望ましい。仕上げ研削の所
定位置まで切込みが進むと、○研削をワーク２１が１回
転以上行う。次に砥石軸２７が後退し、圧電素子３０へ
の電圧も解除され、研削加工が終了する。

このように、互に対向配置したワーク軸（図示省略）、
砥石軸２７に取り付けたワーク２１．砥石２０を介して
荒仕上げ加工、仕上げ加工ができるため、加工機を換え
ることによる加工差や軸への取り（−ｊけ、取りはずし
時の位置ずれ等による加工精度の低下がなく、１台の加
工線域で砥石の交（四をすることなく荒仕上げ加工から
仕上げ加工まで行うことができる。

第３図は、研削部２３．２４による加工手順を示すもの
である。

切込みワーク２１をワーク軸方向に移動して行っても良
いが、ここでは砥石軸２７を軸方向に移動して行うこと
とする。まず、ａ点まで早送りで砥石２０がワーク２１
付近まで送られる。そして、ａ点からｂ点の間で通常と
同し切込みで研削が開始される。６点以降、従来はＣ点
までスパークアウトを行いｄ点まで早戻りするが、本実
施例においては、ｂ点の後の０点より制御■装置２６の
指令に応して圧電素子３０に電圧が付加され、それに伴
って研削部２３が軸方向にΔでだけ収縮移動し、相対的
に研削部２４が突出し１点に達する。

ａ点からｂ点の間は主に研削部２３による研削がされて
いるが、研削部２４の突出によって研削部２３による加
工面よりもより向上した加工面が得られる。その後、ｇ
点までスパークアウトを行い、早戻りでｄ点に戻り加工
が終了する。

このように、砥石１軸で砥石を交換せずに１サイクルの
加工中で従来の数工程を行うことができるものである。

なお、上記構成における圧電素子３０に対して、上記実
施例とは逆特性の電圧を予め加えておく構成も可能であ
る。

この場合には、研削部２３の加工面は研削部２４より一
定量（例えばΔＩ！、ｚ）だけ前方へ移動する。この状
態で加工を開始し、所定位置まで切込みを行った後に圧
電素子３０に上記実施例と同し特性の電圧を加え、研削
部２３の加工面を研削部２４よりΔｆ、だけ後退させる
。そして、砥石ｔ＋ｈ２７を仕」二げ研削の仕上げ代に
上記Δ１２を加えた盪だけ切込みをし、仕上げ研削を行
う。このように、各工程で加工面を切り換えることによ
り、上記実施例の荒仕上げ時の研削部２３．２４が同時
にワーク２１に接触する際に起こり易い研削部２４０目
詰まり、目つぶれ等が防止できる利点がある。

（第２実施例） 第４図、第５図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例においては、砥石本体２２の先端部に研削部２
４と研削部２３が円周上に交互に配置しである。研削部
２４は、砥石本体２２に直接固定されている。研削部２
３は、砥石本体２２内を軸方向に移動可能な台座５０に
固定されている９台座５０と砥石本体２２とは、圧電素
子３０を介して固定されている。圧電素子３０は、第１
実施例と同様に導線３７、接点４３．４４を介して接点
４０に接続されている。その他の構成は、第１実施例と
同様である０本実施例の作用は、第１実施例と同一であ
るのでその説明を省略する。

この実施例においては、圧電素子３０が１個にて台座５
０を動作できるので研削部２３の操作性がよい。

なお、台座５０の動きを良くするために、砥石本体２２
との摺動面に潤滑材を介在させるのが良い。

（第３実施例） 第６図に本発明の第３実施例を示す０本実施例において
は、砥石本体２２の先端部に研削部２４と研削部２３が
円周上に交互に配置しである。砥石本体２２の先端に研
削部２３が固定されており、研削部２４は、砥石本体２
２の内径部を軸方向に移動可能な台座５０に固定されて
いる。台座５０は砥石本体２２に取り付けたストッパー
５１により砥石本体２２から汰けないようになっている
。

砥石本体２２と砥石軸２７との接触部には、シール用の
Ｏリング５２が介装しである。砥石軸２７には連通孔５
３が設けてあり、図示しない回転継手を介して圧力制御
装置に連結しである。そして、圧力制御装置により連通
孔５３が陽圧になると、砥石本体２２の孔５４内も連通
しているため陽圧となり、台座５０がピストンの如く、
砥石先端方向にストッパー５１で止められるまで移動す
るように設定しである。そして、連通孔５３を負圧にす
ると、逆に台座５０が後退するように設定しである。研
削開始時は、連通孔５３を負圧にし、台座５０を後退さ
せておき、研削部２３により荒仕上げ加工をする。所定
位置まで切り込むと、砥石軸２７の切込みを停止させ、
連通孔５３内を陽圧に切り換えて台座５０を前方に移動
させる。台座５０に固定した研削部２４が研削部２３の
加工面より前方にΔ２だけ突出し、仕上げ加工を行う。

研削部の移動を圧力によって行うため装置が簡単に製作
でき、高電圧を用いる圧電素子を使用する場合より安全
性が高くなる利点がある。

（第４実施例） 第７図に本発明の第４実施例を示す。本実施例の特徴は
、第６図にて示す構成において、圧電素子３０及びその
導線３７並びに接点４３．４／Ｉを回転軸軸心ではなく
、その外周部に配設した点である。その他の構成は、第
６図、第２図すと示したものと同様である。

本実施例の構成によれば、砥石軸２７の１ｊｌｈ心部か
ら研削液を供給できる利点がある。

なお、本実施例では圧電素子３０を１個としたが、軸回
りのバランスを考慮して複数個取付けてもよいことは勿
論である。

（第５実施例） 第８図ａ、ｂに本発明の第５実施例を示す。本実施例で
は、砥石本体２２の外周に研削部２３と研削部２４が交
互に配置しである。砥石２０は、砥石軸２７の先端に押
え治具６０とナツト６１を介して固定しである。砥石本
体２２の外周には、圧電素子３０ａ及び３０ｂが固定し
てあり、圧電素子３０ａには研削部２３が、又、圧電素
子３０ｂには研削部２４が各々固定されている。又、圧
電素子３０ａには導線３７ａ、接点４３ａ、４４ａ、４
０ａ、ブラシ４１ａを介して制御装置２６に接続されて
おり、圧電素子３０ｂは、導線３７ｂ接点４３ｂ、４４
ｂ、４０ｂ、ブラシ４１ｂを介して制御装置２６に接続
されている。圧電素子３０ａ、３０ｂは、制御ＴＩ装置
２６より加えられる電圧により研削部２３．２４をラジ
アル方向に移動させることができるように設定してあり
、研削加工は砥石２０の外周部を用いて行うように設定
しである。

本実施例の構成にて加工を開始するときは、圧電素子３
０ａに制御装置２６より電圧を加え研削部２３を外側へ
押し出す（移動させる）。そして、この状態で荒仕上げ
加工を行う。荒仕上げ加工が完了したら、圧電素子３０
ａの電圧を解除し、圧電素子３０ｂに電圧を加えて研削
部２４を外側へ押し出した状態で仕上げ研削加工を行う
。

ツーリング、ドレッシング時には、圧電素子３０ａ、３
０ｂに同時に電圧を加えた状態で行えば、加工時の研削
部２３．２４の研削面が−敗し、荒仕上げと仕上げ研削
の切り換えが良好となる。

又、本実施例のように砥石外周面で加工する砥石の場合
に限定されず、内面を使用する砥石の場合にも適用でき
るものである。

なお、上記各実施例では、荒仕上げ加工、仕上げ加工の
弐種類の加工例を示したが、２種類の加工に限定される
ものではなく、２種類以上の加工を行う場合にも適用し
うるのは勿論である。この場合には、例えば第９図にて
示すように荒仕上げ用研削部２３と仕上げ用研削部２４
との間に中仕上げ用研削部７０を配置して構成してもよ
い。

又、研削部２３．２４の配置構成についても上記各実施
例のものに限定されるものではなく、例えば第１０図ａ
にて示すごとく扇状の研削部２３゜２４を円盤状に配置
する構成や、第１０ＵＡｂにて示すごとく田柱状の研削
部２３．２４を円盤状に配置する構成であってもよい。

又、研削部２３．２４の研削面については平面で示した
が、平面に限らず球面でもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の研削研摩用工具によれば、工具を
取り換えることなしに１個の工具で複数工程の加工を行
うことができる。

又、本発明の研削研装置によれば、ワークを複数工程加
工する際の加工機の数の削減、設置スペース、加工時間
等を大幅に削減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは、本発明の概念図を示す正面図、第２図
ａ、ｂは、本発明の第１実施例を示す説明図、 第３問は、研削部の切込み星とワーク回転数との関係を
示す加工工程図、 第４図ａ、ｂ、第５図は、本発明の第２実施例を示す説
明図、 第６図は、本発明の第３実施例を示す説明図、第７図は
、本発明の第４実施例を示す説明図、第８図ａ、ｂは、
本発明の第５実施例を示す説明図、 第９図、第１０図ａ、ｂは、本発明の要部の他の実施例
を示す説明図、 第１１図から第１３図は、従来技術の説明図である。 ２１・・・ワーク ２２・・・砥石本体 ２３．２４・・・研削部 ２５・・・移動部 ２６・・・制御部 ２７・・・砥石軸 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社代理人　ブ
ｒ理士　　奈　　　良　　　　　　　武第１図 ２１・・・ワーク ２２・・・砥石本体 ２３．２３・・・研削部 ２５・・・移１ガ部 ２６・−・制御３部 ２７・・・砥石軸 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｚ４１１　ｊｔｌ　　ｊ／　　Ｙ Ｚ 〇

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物を研削研摩加工する工具において、加工
   具の加工面側に少なくとも２種類の研削部を交互に配置
   するとともに、前記交互に配置された研削部を相対的に
   移動可能に構成したことを特徴とする研削研摩用工具。
2. （２）複数の加工工程に対応した複数種類の研削部を装
   備するとともに前記複数種類の研削部を相対的に移動す
   るための移動部を装備した砥石と、前記砥石を回転駆動
   自在に保持するための砥石軸部と、前記複数の各加工工
   程に対応する研削部を各加工工程に対応させて加工位置
   にセットさせるべく前記移動部を制御するための制御部
   とより構成したことを特徴とする研削研摩装置。