JP2000317810A - 流体研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】予め設計値に対して高精度に機械加工された形
状表面の表面粗さの改善行程を、従来の手作業から機械
加工に置き換えることを課題とする。 【解決手段】被研磨対象物１の被研磨面５と対向する研
磨工具２の先端に開けられた微細孔３から噴出するスラ
リー４によって、研磨工具２が直接被研磨対象物１の被
研磨面５に直接接触することなく、スラリー４に予め混
合されている微細粒子が被研磨対象物１の被研磨面５か
ら極微少な除去作用を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め高精度に機械
加工された被研磨対象物表面に対して形状精度を維持し
ながら能率良く表面状態を改善する流体研磨方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学レンズ・プリズム及びそれら
の生産に使用する成形金型等に於いて、その形状は小径
小曲率の傾向に進み機械加工後の表面状態を改善する為
に多種多様な方法が試みられている。

【０００３】被研磨面が平面の場合は、平面研削・平面
ラップ・平面ポリッシングの順に被研磨面の表面精度を
維持しながら表面粗さを向上し表面品位を向上させてい
る。近年の技術ではフロートポリッシングが最も高品位
な表面粗さを得る手段として知られている。しかしこの
方法では、被研磨面の面積に対して十分に広い面積を備
えたポリッシング定盤が必要であり被研磨面より小面積
の研磨定盤では工法が成立しない。

【０００４】球面に於いては、高精度な機械加工後に研
磨工具移動経路を数値制御によって制御し研磨工具と被
研磨面の隙間にスラリーを供給しながら表面品位を向上
させる方法が多く取り入れられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら被研磨面
の形状が小径小曲率の場合には、研磨工具の対応が出来
ずに今日に至っている。従って機械加工後の表面状態を
改善する為に機械化する事が困難であり現在も多くの場
合手作業に頼っている。これらの事から光学レンズ・プ
リズム及びこれらの製造用金型等の生産性が悪く品質の
安定化及び簡単に製作することが困難であり課題とされ
ていた。

【０００６】このように、前記研磨方法では、被研磨面
の表面形状が平面の場合は被研磨面の表面積より小さい
研磨工具を使用した場合でも研磨加工が可能な研磨方法
が求められている。被研磨面の表面形状が球面形状の表
面研磨仕上げに対しては小径小曲率の形状に対応出来る
研磨工具が要求されている。

【０００７】本発明は、小径小曲率のレンズ及びレンズ
成型金型表面を高精度で高品位に改善することが容易に
安定して製造することの出来る流体研磨方法及び装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め機械加工
された被研磨対象物表面の平面又は曲面形状に対向して
配置された研磨工具と、前記研磨工具の先端に設けられ
た微細孔からスラリーを一定圧力で噴出する噴出機構
と、前記スラリーの噴出時流量を一定流量に制御する流
量制御機構と、前記被研磨対象物の表面直近を前記研磨
工具が一定の滞在時間で移動するようにするための移動
機構と、を備えた事を特徴とする流体研磨装置である。

【０００９】このように、被研磨対象物の被研磨面と対
向する研磨工具の先端に開けられた微細孔から噴出する
スラリーによって、研磨工具が直接被研磨対象物の被研
磨面に直接接触することなく、スラリーが、例えばそれ
に予め混合されている微細粒子が、被研磨対象物の被研
磨面から極微少な除去作用を行う。

【００１０】このような構成により、本発明では、被研
磨面の表面積より小さい研磨工具を使用した場合、小径
小曲率の場合でも十分な強度を確保し更に製作が容易で
あり、また被研磨対象物表面と研磨工具が、噴出するス
ラリーの液圧によって互いに接触することなく被研磨対
象物表面を極めて滑らかな状態に改善することが出来
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【００１２】（実施の形態１）図１は本実施の形態が平
面を対象とする場合を示しており、被研磨対象物１の被
研磨面５は平面であり、研磨工具２の表面形状も平面で
ある。この研磨工具２に明けられた微細孔３の中心軸６
は被研磨面５に対して垂直である。また微細孔３は複数
個が設けられており孔径は同一直径に加工されている。
この微細孔３の大きさは直径０．２〜０．５ｍｍ程度で
ある。

【００１３】この研磨工具２は多孔質セラミックスある
いは多孔質金属焼結体で構成され、小径小曲率形状に容
易に対応出来るようになっている。

【００１４】図２のように、予め水８と微細粒子７が一
定の割合で混合されたスラリー４を液送ポンプ等で微細
孔３へ供給する。スラリー４は勢い良く微細孔３から噴
出し激しく被研磨面５に当たる、この時スラリー４に混
ぜられている微細粒子７が被研磨面５の表面に対して研
磨作用を起こす。この微細粒子７としては例えば、Ｓｉ
Ｏ₂である。

【００１５】このスラリー４は、水と微細粒子とを混合
した液体であり、使用済みスラリーの処理に於いては水
を乾燥させるだけで容易に微細粒子を分離回収出来る事
から環境に十分考慮したものである。その混合比は、水
１ｋｇに対してＳｉＯ₂２ｇである。

【００１６】被研磨対象物１と研磨工具２は相対的な回
転又は往復運動を行う様に制御されている、このときの
制御項目は、研磨工具２の滞在時間制御であり、微細孔
３が被研磨面５に対して均一に滞在するよう回転又は往
復運動軌跡を制御する。次にスラリー４の液送圧力と流
量を制御する。これは研磨工具２被研磨面５から僅かに
浮上させることと微細砥粒７が研磨作用を行うのに十分
な勢いを得る事を目的とする。

【００１７】被研磨対象物１と研磨工具２の相対的な運
動は、往復運動、回転運動の何れか一方でも良いが、微
細孔３の特定の部分が被研磨面５の特定部分を研磨する
ような運動軌跡制御は避けなければならない。

【００１８】以上の制御を実施することで被研磨面５の
表面粗さが改善し簡単に高品位の表面状態を安定して得
ることが出来る。

【００１９】（実施の形態２）図３は、被研磨対象物１
の表面形状が球面であって、研磨工具２の形状が曲面形
状である場合の実施の形態を示す。被研磨対象物１の回
転中心軸Ｃ９と直交する研磨工具２の回転軸Ｂ１０を備
えた構成において、図４に示すように、回転する研磨工
具２の外径は被研磨対象物１の被研磨面５がもつ形状の
曲率半径よりも僅かに小さな半径となっている。

【００２０】研磨工具２から噴出したスラリー４の圧力
で被研磨面５から研磨工具２が離れた時の隙間が、被研
磨対象物１の半径から研磨工具２の半径を差し引いた寸
法に等しいとき被研磨面５と研磨工具２の間に均一な隙
間が発生すると共に均一な研磨作用が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、平面研磨
の場合は研磨装置の小型化が可能であり、球面研磨の場
合では、従来製作困難であった研磨工具製作が可能であ
る事から、小型の研磨装置で高品位な表面仕上げが出来
るという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による被研磨形状が平面
の場合を示す側面図。

【図２】同実施の形態の平面の場合の一部を拡大した側
面図。

【図３】本発明の一実施の形態による被研磨形状が球面
の場合を示す側面図。

【図４】同実施の形態が球面の場合の平面図。

【符号の説明】

１ 被研磨対象物 ２ 研磨工具 ３ 微細孔 ４ スラリー ５ 被研磨面 ６ 中心軸 ７ 微細粒子 ８ 水 ９ 回転中心軸Ｃ １０ 回転中心軸Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平谷 辰夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA16 AB06 AC04 BB04 CB03 DA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め機械加工された被研磨対象物表面の平
   面又は曲面形状に対向して配置された研磨工具と、 前記研磨工具の先端に設けられた微細孔からスラリーを
   一定圧力で噴出する噴出機構と、 前記スラリーの噴出時流量を一定流量に制御する流量制
   御機構と、 前記被研磨対象物の表面直近を前記研磨工具が一定の滞
   在時間で移動するようにするための移動機構と、 を備えた事を特徴とする流体研磨装置。
2. 【請求項２】 前記被研磨対象物表面と前記研磨工具の
   先端は、直接接触しない事を特徴とする請求項１記載の
   流体研磨装置。
3. 【請求項３】 前記スラリーは、水と微細粒子とを混合
   した液体である事を特徴とする請求項１記載の流体研磨
   装置。
4. 【請求項４】 前記研磨工具は１個以上の微細孔を具備
   し、その微細孔は被研磨対象物表面に対して垂直に配置
   され、何れの微細孔からも均一な圧力と均一な流量のス
   ラリーが噴出できる事を特徴とする請求項１記載の流体
   研磨装置。
5. 【請求項５】 前記研磨工具は、多孔質セラミックスあ
   るいは多孔質金属焼結体で構成されている事を特徴とす
   る請求項１記載の流体研磨工具。