JP2000326185A - 研削研磨装置及び研削研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークを研削研磨する工具の加工面の目詰ま
りを迅速に、しかも確実に除去する。 【解決手段】 ワーク２の被加工面２ａと工具１１の加
工面１１ａとの間に加工液７を介在させた状態で、ワー
ク２と工具１１とを相対移動させることにより、ワーク
２の被加工面２ａを加工する。ワーク２の加工後に、工
具１１の加工面１１ａが浸漬するように加工液７を受け
部材６に貯留し、加工液６に超音波振動を加えて工具１
１の目詰まりを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、セラミック
ス、プラスチックス等のワークを研削或いは研磨する装
置及び方法に関し、特に工具の加工面の目詰まりを防止
することができる研削研磨装置及び研削研磨方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は刊行物「ＪＯＥＭ 光学素子加工
技術 ’９２ Ｉ−５」の２１頁に記載された従来の研
削研磨装置を示す。ワーク６１はホルダー６２に保持さ
れて上軸部６３に回転自在に取り付けられる。上軸部６
３の上方からは加圧機構（図示省略）により荷重Ｗが与
えられる。下軸部６４上部には、工具６５を固着した台
金６６が設けられている。また、加工部位に加工液６８
を吐出するノズル６７が設けられている。この装置によ
る加工は、ノズル６７から加工液６８を供給しながら、
下軸部６４を回転させると同時に、上軸部６３を揺動さ
せる。これらの相対移動によって、ワーク６１下面と工
具６５上面が摺り合わせられて、ワーク６１に対し加工
が行われる。

【０００３】図５に、特開平５−１６２０７１号公報に
記載された加工装置を示す。この装置では、加工液７３
が供給されるノズル７７の出口付近に超音波振動体７５
が固定されており、超音波振動体７５が超音波発振器７
４に接続されている。ワーク７６の加工は、ワーク７６
を支持するテーブル７８が平行移動すると共に、工具７
１が回転することにより行われる。この加工時には、工
具７１の砥粒面７２に加工液７３を供給しながら、超音
波発振器７４を介して超音波振動体７５から加工液７３
に超音波振動を印加する。このように超音波振動が印加
された加工液７３が工具７１の砥粒面７２に供給される
ことにより、砥粒面７２の目詰まりを除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す装置の加工
では、ワークと工具の摺り合わせにより発生するガラス
屑などのワークからの屑と摩耗した工具屑とからなるス
ラッジの排出を、特に強制的には行っておらず、加工液
中に懸濁することによって排出している。このため、ス
ラッジの排出が円滑にできないものとなっている。この
スラッジの排出を促進させるために、工具の加工面に溝
を施したり、セルフドレッシング効果の高い工具を用い
ている。

【０００５】しかしながら、微小径の工具の場合には、
溝自体が非常に細い幅であるため、すぐに目詰まりを起
こしてしまう。このように工具の加工面や溝が目詰まり
を起こすと、加工の進行が妨げられるだけでなく、工具
の加工面の部分的な目詰まりや溝目詰まりによって加工
液の量が少なくなり、加工液の供給不足により、面精度
の低下や外観品質の低下を誘発する問題がある。一方、
セルフドレッシング効果の高い工具の場合では、工具の
摩耗が大きくなって、面精度の低下等の問題を引き起こ
す問題を有している。

【０００６】工具の加工面や溝の目詰まりの除去に対し
て、超音波振動を加えることは大変有効である。しかし
ながら、図５の装置のように、流動している加工液に超
音波を印加させる場合には、１ＭＨｚ程度以上の発振周
波数が必要となる。通常の超音波洗浄は数十ＫＨｚ程度
の発振周波数であり、１ＭＨｚ程度以上ではサブミクロ
ンクラスのパーティクルを落とす程度の強度しか得られ
ず、ある程度固着してしまう工具の加工面や溝の目詰ま
りは除去しきれない場合が多い。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、工具の加工面や加工面に設けられ
た溝のスラッジによる目詰まりを防止し、加工の進行の
安定性、高い加工面の精度や外観品質を向上させること
が可能な研削研磨装置及び研削研磨方法を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の研削研磨装置は、ワークの被加工
面と工具の加工面との間に加工液を介在させた状態で、
ワークと工具とを相対移動させることにより、ワークの
被加工面を加工する研削研磨装置において、前記加工液
を受ける受け部材に超音波振動を加える超音波振動子が
設けられていることを特徴とする。

【０００９】この発明では、受け部材に設けられた超音
波振動子が、受け部材内の加工液に超音波振動を与え
る。そして、超音波振動を与えられた加工液が、工具の
加工面と接触することにより、工具の加工面や溝に侵入
しているスラッジを除去する。このため、低い発振周波
数であっても、目詰まりを防止することができる。

【００１０】請求項２の発明の方法は、ワークの被加工
面と工具の加工面との間に加工液を介在させた状態で、
ワークと工具とを相対移動させることにより、ワークの
被加工面を加工する研削研磨方法において、前記ワーク
加工後に、工具の加工面が浸漬するように前記加工液を
受け部材に貯留し、この加工液に超音波振動を加えるこ
とを特徴とする。

【００１１】この発明では、受け部材内に貯留した加工
液に工具の加工面を浸漬し、加工液の超音波振動を加え
るが、超音波振動はワークの加工後に加えるため、ワー
クの加工によって工具の加工面や溝にスラッジが侵入し
ても、加工後にスラッジを除去することができる。ま
た、工具を取り外すことなく、スラッジを除去すること
ができる。

【００１２】請求項３の発明の方法は、ワークの被加工
面と工具の加工面との接触加工部が加工液に浸漬した状
態で、ワークと工具とを相対移動させることにより、ワ
ークの被加工面を加工する研削研磨方法において、前記
ワークの加工中又は非加工中に、前記加工液に超音波振
動を加えることを特徴とする。

【００１３】この発明では、ワークの加工中又は非加工
中に、加工液に超音波振動を加えるため、スラッジを随
時、除去することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１及び図２は
本発明の実施の形態１の研削装置の一部を破断した正面
図であり、図１は加工中の状態を、図２は加工終了後の
状態を示している。この実施の形態例では、超音波振動
による工具の目詰まり除去をワークの加工後に行うもの
である。

【００１５】図１及び図２において、上軸部１はワーク
となるレンズ２を保持するホルダー３と、ホルダー３を
下端部に回転自在に保持する保持軸４と、保持軸４を左
右方向に揺動させる揺動機構（図示省略）と、上方から
下方に向かって保持軸４に荷重Ｗを与える加圧機構（図
示省略）と、加工終了後に保持軸４を上下動させるシリ
ンダー５とを備えている。

【００１６】下軸部１０は平板状のメタルボンドダイヤ
モンドからなる工具１１が表面に設けられた台金１２
と、台金１２を回転させるモーター１３とを有してい
る。工具１１の表面はレンズ２下面の被加工面２ａを加
工する加工面１１ａとなっている。なお、台金１２を回
転させるため、モーター１３の駆動軸１３ａと台金１２
の軸部１２ａとがベルト１９によって連結されている。

【００１７】加工部位を覆うようにカップ型のタライか
らなる受け部材６が設けられていると共に、工具１１の
加工面１１ａには加工液７がノズル８より供給される。
受け部材６の底部には加工液７を排出する排出口９が設
けられており、この排出口９に電磁弁１４が設けられて
いる。排出口９はこの電磁弁１４の下方に延びており、
この延設部分がノズル８に連通する連通部分９ａとなっ
ており、排出口９から排出された加工液７をノズル８に
循環供給することが可能となっている。電磁弁１４の開
閉は制御装置１５により行われる。

【００１８】制御装置１５は上軸部２のシリンダー５や
上述した加圧機構、揺動機構にも接続されて、これらの
作動を制御する。受け部材６の底面には、超音波発振器
によって制御されているランジュバン式の超音波振動子
１６が固定されており、超音波発振器１７は制御装置１
５と接続される。また、受け部材６の内側面には水位を
検知するためのセンサー１８が設けられる。センサー１
８の取付位置は工具１１の表面よりも高い位置に設定さ
れる。このセンサー１８も制御装置１５と接続される。

【００１９】加工が開始されると、シリンダー５により
上軸部１が降下して、レンズ２の被加工面２ａと工具１
１の加工面１１ａとが当接し、加圧機構により荷重Ｗが
与えられる。そして、ノズル８から加工液７が工具１１
の表面に供給されると同時に、モーター１３による下軸
部１０の回転および揺動機構による上軸部１の揺動が開
始する。これにより、レンズ２と工具１１とが摺り合わ
されて、工具１１の加工面１１ａによってレンズ２の被
加工面２ａへの加工が行われる。これらの作動は制御装
置１５により制御される。このとき、電磁弁１４は開い
ており、図示を省略したポンプにより加工液７はノズル
８へと循環するようになっている。また、この段階で
は、超音波振動子１６の発振は行われていない。

【００２０】レンズ２への所定の加工が終了すると、シ
リンダー５により上軸部１が上昇し、レンズ２と工具１
１が離れて、加圧機構により与えられている荷重Ｗが解
除される。また、モーター１３による下軸部１０の回転
も停止する。このとき、加工液７の供給は続けられてい
ると共に、電磁弁１４が閉められるため、加工液７は受
け部材６内部に貯留する。貯留した加工液の水位が工具
１１の表面より高くなったことをセンサー１８が検知す
ると、検知信号が制御装置１５に出力されて加工液７の
供給が停止して、図２に示す状態になる。

【００２１】また、センサー１８からの検知信号が入力
されることにより、制御装置１５は超音波発振器１７の
発振を開始する。この実施の形態では、発振周波数は２
８ＫＨｚである。所定の時間（この形態では、１０秒）
発振を行い、発振が終了すると、電磁弁１４が開き、加
工液７は受け部材６内部から流れ落ちる。

【００２２】この実施の形態では、レンズ２への加工の
終了後、加工液７に工具１１を浸漬した状態で加工液７
に超音波振動を与えるため、加工後に工具１１を超音波
洗浄すると同様な状況となる。このため、工具１１の加
工面１１ａおよび加工面１ａに設けられた溝に付着した
スラッジを排出することができる。また、このような工
具１１の洗浄をレンズ２への加工と連続して行うことが
できるため、工具１１を外して洗浄する場合と比べる
と、作業の手間および工数を大幅に短縮することができ
る。

【００２３】この実施の形態では、以上により工具１１
の加工面１１ａ表面および溝のスラッジが加工後に除去
されるため、工具１１の加工面の作用砥粒数を常に確保
することができ、しかも加工部位への加工液の供給を支
障なく行うことができる。これにより、レンズ２の外観
品質の安定、加工能力の安定、面精度の維持を行うこと
ができる。

【００２４】（実施の形態２）図３は実施の形態２にお
ける研磨装置の一部を破断した正面図であり、加工中の
状態を示している。この実施の形態では、工具とワーク
の接触加工部位を加工液に浸漬した状態で加工を行う
が、この加工中に超音波振動を与えて工具の目詰まり除
去するものである。

【００２５】図３に示すように、上軸部２０はワークと
なるレンズ２１を保持するホルダー２２と、ホルダー２
２を回転自在に保持する保持軸２３と、保持軸２３を円
弧方向に揺動させる揺動機構（図示省略）と、上方から
下方に向かって保持軸２３に荷重Ｗを与える加圧機構
（図示省略）とを備えている。

【００２６】下軸部３０は酸化セリウム固定砥粒からな
る球面形状の工具３１が上面に設けられた台金３２と、
台金３２を回転させるモーター３３と有している。工具
３１の球面状の表面は、レンズ２１下面の被加工面２１
ａを加工する加工面３１ａとなっている。なお、台金３
２を回転させるため、モーター３３の駆動軸３３ａと台
金３２の軸部３２ａとがベルト３５によって連結されて
いる。

【００２７】加工部位を覆うようにカップ型のタライか
らなる受け部材２４が設けられ、受け部材２４の内部に
は、工具３１の加工面３１ａが加工中に覆われるような
水位となる加工液２５が貯留されている。この実施の形
態では、水に酸化セリウム砥粒を懸濁させたものが加工
液２５として使用される。受け部材２４の側面には、超
音波発振器２７によって制御される積層型圧電アクチュ
エータからなる超音波振動子２６が固定されている。な
お、超音波振動子２６は、その超音波発振面が工具３１
の加工面３１ａに対向するように固定されている。以上
の上軸部２０の揺動機構及び加圧機構と、下軸部３０の
モーター３３と、超音波発振器２７とは、制御装置２８
に接続されてその作動が制御される。

【００２８】加工前にレンズ２１は手動でホルダー２２
に納められて、工具３１の加工面３１ａと当接される。
加工が開始されると、制御装置２８からの信号により、
上軸部の加圧機構が荷重Ｗを与えると同時に、揺動機構
による上軸部２０の揺動と、下軸部３０のモーター３３
による工具３１の回転が始まる。これにより、レンズ２
１の被加工面２１ａと工具３１の加工面３１ａとが摺り
合わされて加工が行われる。また、超音波発振器２７を
介しての超音波振動子２６の発振も開始される。

【００２９】レンズ２１への加工が終了すると、制御装
置２８からの信号により上軸部２０の揺動機構による揺
動が停止すると同時に、加圧機構により与えられている
荷重Ｗが解除され、下軸部３０のモーター３３が停止
し、超音波振動子２６の発振の停止が行われる。

【００３０】この実施の形態によれば、加工中に加工液
２５に工具３１を浸漬した状態のままで超音波振動を与
えることができるため、工具３１を超音波洗浄しながら
加工を行うと同様な状況となる。これにより、工具３１
の加工面３１ａおよび加工面３１ａに設けられた溝に付
着した、ガラス屑および摩耗した砥石粉からなるスラッ
ジを排除しながら加工を行うことができる。

【００３１】従って、加工中に常に工具３１の目詰まり
が除去されるため、実施の形態１と同様の効果が得られ
るだけでなく、より安定した加工能力を得ることができ
る。また、副次的な効果として、加工液２５として砥粒
を懸濁させたものを用いるため、超音波発振によって砥
粒の沈降や凝集を防ぐことができ、加工能力が安定する
と共に、レンズ２１の外観品質が安定する。

【００３２】なお、この実施の形態において、レンズ２
１と工具３１との接触面積が多く、工具３１の加工面３
１ａのスラッジ排除が効果的に行われない場合には、加
工後にレンズ２１を工具３１の加工面３１ａから取り除
いた後に、制御装置２８の制御によって超音波発振を与
えて除去しても良い。

【００３３】以上の実施の形態では、工具とワークとの
間に圧力をかけながら加工する、いわゆる定圧加工につ
いて述べたが、貯留された加工液に工具を浸漬する際に
スペースがある場合には、平面研削盤や芯取り機等の母
性原理に基づく加工装置に適用しても可能である。ま
た、超音波振動子の発振周波数としては、１０ＫＨｚ〜
５０ＫＨｚが好ましく、このような発振周波数では、短
時間で目詰まりを除去することが可能である。

【００３４】以上の説明から、本発明は以下の発明を包
含するものである。

【００３５】（１）ワークの被加工面と工具の加工面と
が接触し、相対移動することによりワークに加工を施す
研削研磨装置において、ワークと工具の接触加工部を覆
うように設けられたタライに超音波振動子が固定されて
いることを特徴とする研削研磨装置。

【００３６】この発明では、タライに固定した超音波振
動子が作動することにより、工具に付着したスラッジを
除去することができる。

【００３７】（２）ワークの被加工面と工具の加工面と
が接触し、相対移動することによりワークに加工を施す
研削研磨方法において、加工後に工具表面が浸るように
タライに加工液を満たし、超音波発振を行うことを特徴
とする研削研磨方法。

【００３８】この発明では、工具表面が浸った状態で加
工液に超音波発振を行うため、工具表面に付着している
スラッジを除去することができる。

【００３９】（３）ワークの被加工面と工具の加工面と
が接触し、相対移動することによりワークに加工を施す
研削研磨方法において、ワークと工具の接触加工部が加
工液に浸漬した状態で加工を行う際に、加工中あるいは
非加工中に加工液に超音波発振を与えることを特徴とす
る研削研磨方法。

【００４０】この発明では、加工中或いは非加工中に加
工液に超音波発振を与えるため、スラッジの除去を随時
行うことができる。

【００４１】（４）ワークの被加工面と工具の加工面と
の間に加工液を介在させた状態で、ワークと工具とを相
対移動させることにより、ワークの被加工面を加工する
研削研磨装置において、上記工具の加工面に超音波振動
を加えるため、上記加工液を受ける受け部材に超音波振
動子が設けられていることを特徴とする研削研磨装置。

【００４２】この発明では、受け部材に設けた超音波振
動子が超音波発振することにより、加工液に超音波発振
を与えるため、工具の加工面に付着しているスラッジを
除去することができる。

【００４３】（５）上記超音波振動子の超音波発振面
は、上記工具の加工面に対向していることを特徴とする
上記（４）項記載の研削研磨装置。

【００４４】この発明では、超音波振動子の超音波発振
面が工具の加工面に対向しているため、工具の加工面に
対して超音波発振を効率良く作用させることができる。

【００４５】（６）上記受け部材は、カップ状であるこ
とを特徴とする上記（４）又は（５）項記載の研削研磨
装置。

【００４６】この発明では、受け部材がカップ状となっ
ているため、加工液を充分に貯留することができる。

【００４７】（７）上記ワークの被加工面と工具の加工
面との間に向けて加工液を吐出するノズルと、上記受け
部材から加工液を排出する排出口と上記ノズルとを連通
させる連通部材と、をさらに備えていることを特徴とす
る上記（４）〜（６）項のいずれかに記載の研削研磨装
置。

【００４８】この発明では、ノズルから吐出した加工液
を連通部材によってノズルに再供給することができ、加
工液の循環使用を行うことができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、超音波振動を与えられた加工液が工具の加工面
と接触して、工具の加工面や溝に侵入しているスラッジ
を除去するため、目詰まりを防止することができる。

【００５０】請求項２の発明によれば、ワークの加工後
に超音波振動を加工液に加えるため、ワークの加工によ
って工具の加工面や溝にスラッジが侵入しても、加工後
にスラッジを除去することができ、しかも、工具を取り
外すことなく除去することができる。

【００５１】請求項３の発明によれば、ワークの加工中
又は非加工中に、加工液に超音波振動を加えるため、ス
ラッジを随時、除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における加工中の部分破
断正面図である。

【図２】実施の形態１における加工後の部分破断正面図
である。

【図３】本発明の実施の形態２における部分破断正面図
である。

【図４】従来の加工装置の正面図である。

【図５】超音波発振を加える従来の加工装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

２ ２１ レンズ ２ａ ２１ａ 被加工面 ６ ２４ 受け部材 ７ ２５ 加工液 １６ ２６ 超音波振動子 １７ ２７ 超音波発振器 １１ ３１ 工具 １１ａ ３１ａ 加工面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C049 AA04 AA09 AA17 AA19 BA07 BC03 CA05 CA06 CA07 CB01 3C058 AA04 AA09 AA19 BA07 BC03 CA05 CA06 CA07 CB01 DA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの被加工面と工具の加工面との間
   に加工液を介在させた状態で、ワークと工具とを相対移
   動させることにより、ワークの被加工面を加工する研削
   研磨装置において、 前記加工液を受ける受け部材に超音波振動を加える超音
   波振動子が設けられていることを特徴とする研削研磨装
   置。
2. 【請求項２】 ワークの被加工面と工具の加工面との間
   に加工液を介在させた状態で、ワークと工具とを相対移
   動させることにより、ワークの被加工面を加工する研削
   研磨方法において、 前記ワーク加工後に、工具の加工面が浸漬するように前
   記加工液を受け部材に貯留し、この加工液に超音波振動
   を加えることを特徴とする研削研磨方法。
3. 【請求項３】 ワークの被加工面と工具の加工面との接
   触加工部が加工液に浸漬した状態で、ワークと工具とを
   相対移動させることにより、ワークの被加工面を加工す
   る研削研磨方法において、 前記ワークの加工中又は非加工中に、前記加工液に超音
   波振動を加えることを特徴とする研削研磨方法。