JP2000334648A - 研削・研磨用工具および研削・研磨方法 - Google Patents

研削・研磨用工具および研削・研磨方法

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JP2000334648A
JP2000334648A JP11149173A JP14917399A JP2000334648A JP 2000334648 A JP2000334648 A JP 2000334648A JP 11149173 A JP11149173 A JP 11149173A JP 14917399 A JP14917399 A JP 14917399A JP 2000334648 A JP2000334648 A JP 2000334648A
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JP
Japan
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tool
grinding
polishing
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groove
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JP11149173A
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English (en)
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Shuji Numao
修二 沼生
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Canon Inc
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工液を循環させる溝を設けた研削・研磨用
工具が強度不足になるのを防ぐ。 【解決手段】 総型の工具面1aを有する柱状の工具本
体1の中央部に、縦溝2を設けて、研削・研磨液等の加
工液を循環させる。縦溝2は、工具面1aから工具中心
Оに沿って縦方向にのびる長円形の断面を有する溝であ
り、工具本体1の底部に設けられた横溝3と交差し、加
工液を工具本体1の側面に排出する。工具本体1の外周
部は縦溝2によって分断されておらず、加工荷重によっ
て工具面1aが変形することのないように充分な強度を
確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ、ビデオ等
に用いられるガラス、セラミックス等の高脆材料からな
る光学素子を、球面形状あるいは平面形状等に加工する
ための研削・研磨用工具および研削・研磨方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】カメラ、ビデオ等に用いられる球面レン
ズ等の光学素子の加工は、ガラス、セラミックス等の高
脆材料で作られた被加工物を、凹凸が反転した表面形状
を有する総型の研削・研磨用工具に押しつけた状態で、
研削・研磨用工具を回転させ、かつ、研削・研磨用工具
と被加工物の間に相対的な接線方向の揺動運動を与える
ことによって行なわれる。
【0003】図6は、一従来例による研削・研磨用工具
の外観を示す。この工具は、曲率半径Rの球面部分を備
えており、単体で球面形状を加工できるいわゆる総型の
工具本体101を有するものであるが、研削・研磨加工
を行なう場合には研削液の浸透性が悪くて研削屑の排出
が行なわれにくく、また、加工熱を持ちやすい傾向があ
るため、工具本体101に割り溝102が形成されてい
る。割り溝102は、研削液の侵入を促進させて切削性
や冷却性を向上させることができるように、総型の工具
本体101を縦方向に貫通する中心穴102aと、これ
と交差するように工具面101aを横断する複数本のス
リット102bを配設したものである(図7参照)。
【0004】図6においては、この総型の工具を研磨装
置等で実際に使用するために、工具本体101を工具支
持部材111に接着する直前の状態を示す。総型の工具
本体101は、工具支持部材111にエポキシ系等の接
着剤によって接着し、工具支持部材111を回転駆動す
ることで、工具中心Oのまわりに回転させて研削・研磨
を行なう。工具支持部材111の接着面の中心部には、
工具本体101の工具中心Oと略一致した縦方向の中心
穴102aに嵌合する突起部111aを備えており、こ
れによって、工具本体101と工具支持部材111を接
着するときに、工具本体101と工具支持部材111の
中心を整合させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、工具本体101の工具
面101a全体を横断する割り溝102が設けられてい
るため、工具本体101の上半部が、スリット102b
によって分断されてしまう。
【0006】例えば十文字溝の場合を例に取れば、工具
本体が4分割されることになり、各部の工具面積は工具
本体の工具面全体の4分の1以下になる。このように小
さい工具面に分断されると、研削・研磨加工時の加工荷
重によって変形しやすくなり、被加工物であるレンズ等
の仕上り形状も工具の変形の影響を受けるため、加工面
の曲率半径にバラツキを持った製品となる。また、研磨
による除去量を増やすために加工荷重を上げると、すぐ
に破損してしまうという事例も数多く見られた。
【0007】図8はこうした従来の研削・研磨用工具に
よって加工された被加工物であるレンズの曲率半径を形
状測定機で測定した結果を示すグラフであり、求めよう
とする形状を直線Aで表わしたときに、実際の形状を表
わす解析形状曲線Bのずれ量は、最大で1.3μm程度
となり、この程度のずれ量では品質欠陥となる。
【0008】また、加工荷重の違いや、工具自体の摩耗
による高さの変化を含んだバラツキによって工具の変形
量も変化するため、安定した品質を得ることは極めて困
難である。なお、求めようとする形状からのずれ量の規
格は、被加工物によって図面上で設定されており一定で
はないが、上記のレンズの場合は、ずれ量の規格(許容
値)は0.6μmである。
【0009】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、研削液等の加工液の
浸透を促進し、しかも、工具面の強度を充分に確保する
ことで、加工精度および加工効率等の向上に大きく貢献
できる研削・研磨用工具および研削・研磨方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の研削・研磨用工具は、一端に総型の工具面
を備えた柱状の工具本体を有し、該工具本体が、該工具
本体の外周部に開口することなく前記工具面から前記工
具本体の中心軸に沿って所定の深さまでのびる縦溝を備
えていることを特徴とする。
【0011】工具本体の底部に、縦溝と交差するように
横溝が形成されているとよい。
【0012】縦溝が、工具本体を縦方向に貫通していて
もよい。
【0013】
【作用】工具面に供給された加工液が縦溝に向かって流
動することで、工具面と被加工物の間に浸透し、縦溝を
経て、工具本体の横溝等から排出される。このように加
工液の浸透を促進するための縦溝は、工具本体の外周部
に開口することなく中央部のみに設けられているため、
工具本体の外周部に縦溝が達して工具本体が分割された
場合のような強度低下を起こすおそれはない。
【0014】例えば十文字形状の割り溝等によって工具
面が完全に分断された場合のように、工具面の強度が著
しく低下するおそれはない。
【0015】工具面に充分な強度を確保することで、加
工中の工具面の変形を防ぎ、高い加工精度を得ることが
できる。
【0016】また、工具面の強度が充分であるから加工
圧を高くすることができ、加工効率を大幅に向上させる
こともできる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0018】図1は一実施の形態による研削・研磨用工
具を示すもので、これは、一端に総型の工具面1aを有
する柱状の工具本体1と、これに接着された工具支持部
材11を有し、工具本体1は、その中央部に、後述する
ように工具径とレンズ等の被加工物の開角(または径)
の関係より算出された長さ寸法Lの縦溝2を備えてお
り、縦溝2は、工具本体1の底部を横断する横溝3と交
差している。
【0019】工具本体1の縦溝2は、工具本体1の円筒
状の外周部に開口することなく、工具本体1の中央部に
配設され、横溝3と交差するまで中心軸である工具中心
Oに沿ってのびている。
【0020】工具本体1は、工具中心O上の一点を中心
とした曲率半径Rを有し、これは、被加工物の曲率半径
に略一致している。
【0021】工具支持部材11はその中心部に突起部1
1aを有し、これによって工具本体1と工具支持部材1
1の中心を略一致させ、エポキシ系等の接着剤12によ
って接着する。このようにして工具本体1と一体的に結
合された工具支持部材11を研削・研磨加工装置の下軸
に連結する。
【0022】図2は、被加工物がガラス製のレンズであ
る場合を例にとって凹状のレンズ面を研削・研磨する方
法を示す。工具本体1は、前述のように工具支持部材1
1に接着剤12によって接着され、研削・研磨加工装置
の下軸の回転によって工具中心Оのまわりに回転運動を
している。被加工物であるレンズWは、その被加工面の
裏面側に当接される受け材21aを貼り付けたレンズホ
ルダ21によって保持され、レンズホルダ21の支持部
21bに通称カンザシと呼ばれる支持棒22を押圧す
る。
【0023】このようにしてレンズWを回転自在に保持
したレンズホルダ21は、図示しない上軸によって、工
具本体1の工具面1aに押圧され、工具本体1の回転運
動に対する従属回転すなわち連れ回りを行なう。レンズ
Wの中心は、支持棒22の中心と略一致しており、支持
棒22は、工具中心Оに最も近い角度位置θ1 から工具
中心Оに対して最も離れた角度位置θ2 までの中心角Δ
θの範囲で揺動運動を繰り返す。
【0024】このように、下軸によって回転駆動される
工具本体1の回転運動と、これに伴なうレンズWの従動
回転と、支持棒22からレンズホルダ21を介してレン
ズWに与えられる押圧力と、支持棒22の揺動運動によ
る接線方向への往復移動によって、レンズWの被加工面
が加工(研削・研磨)される。
【0025】縦溝2の断面は長円形であり、その長手方
向の開口寸法Lは、上記の揺動運動に基づいて以下のよ
うに算出される。被加工物であるレンズWの中心が角度
位置θ2 にある時のレンズ端W2 を求めて、その位置か
ら縦溝2の末端までに1mm程度以上の隙間Sができる
ように縦溝2の長さ寸法Lを設定する。
【0026】研削・研磨加工中は、ノズル23から加工
液である研削・研磨液が供給され、その一部は、工具本
体1の縦溝2を通り、横溝3から工具側面に排出され
る。
【0027】研削・研磨液は、このようにレンズの中心
に向かって流動する流れに伴なってレンズ中心部まで適
正に供給される。しかも、従来例のように工具本体が割
り溝によって複数の部位に分断されることなく、工具本
体の外周部を除く中央部のみに縦溝を設けた構成であ
り、充分な強度を確保できるため、工具変形を最小限に
まで抑えて、加工精度を大幅に向上させることができ
る。
【0028】また、従来例のように工具面を横断する割
り溝を設けた場合に比べて、研削・研磨加工時の加工荷
重を2.5倍程度まで上げることができる。
【0029】このように加工荷重を増大させることで除
去能力を向上させれば、加工効率が大幅に改善され、加
工時間の短縮に大きく貢献できる。
【0030】図3は、本実施の形態による研削・研磨用
工具を用いて研削・研磨加工されたレンズの形状を形状
測定機によって測定した結果を示すグラフである。求め
ようとする形状Aに対する仕上り形状Bのずれ量は最大
0.3μm程度で、このレンズの規格である許容値0.
6μmを大きく下回っており、精度の高い加工形状であ
ることが判る。
【0031】なお、工具本体に設ける縦溝の断面形状
は、長円形に限らず、図4の(a)に示すような長方形
の断面を有する縦溝32でもよい。また、縦溝の数も1
個に限定されることなく、図4の(b)に示すように工
具本体の中央で交差する十文字形状の縦溝42でもよ
い。
【0032】図5は、工具本体51に縦溝52のみを設
けて、横溝を省略したものである。すなわち、工具本体
51を中心軸に沿って縦方向に貫通する縦溝52のみで
研削・研磨液の循環を行なう。この場合は、工具本体5
1の側面に研削・研磨液を排出することなく、被加工物
と当接される工具面51aから縦溝52に研削・研磨液
が進入し、かつ排出されるという工程を繰り返すこと
で、研削・研磨液の循環が行なわれる。
【0033】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0034】研削・研磨液等の加工液の浸透を促進し、
しかも、研削・研磨用工具の工具面の強度を充分に確保
することができる。このような研削・研磨用工具を用い
ることで、研削・研磨の加工精度と加工効率等を大きく
向上させ、高品質の光学素子等を高い生産効率で製造で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態による研削・研磨用工具を示すも
ので、(a)は工具本体の平面図、(b)はその一部断
面側面図、(c)は工具本体を工具支持部材に組み付け
た状態を示す一部断面側面図である。
【図2】図1の研削・研磨用工具を用いた研削・研磨工
程を説明する図である。
【図3】図1の研削・研磨用工具によって加工されたレ
ンズの加工形状を示すグラフである。
【図4】2つの変形例を示す図である。
【図5】別の変形例を示すもので、(a)は工具本体の
平面図、(b)はその一部断面側面図である。
【図6】一従来例による研削・研磨用工具を示す斜視図
である。
【図7】図6の研削・研磨用工具を示す平面図と一部断
面側面図である。
【図8】図6の従来例によって加工された被加工物の加
工形状を示すグラフである。
【符号の説明】
1,51 工具本体 1a,51a 工具面 2,32,42,52 縦溝 3 横溝 11 工具支持部材 12 接着剤 21 レンズホルダ 22 支持棒 23 ノズル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に総型の工具面を備えた柱状の工具
    本体を有し、該工具本体が、該工具本体の外周部に開口
    することなく前記工具面から前記工具本体の中心軸に沿
    って所定の深さまでのびる縦溝を備えていることを特徴
    とする研削・研磨用工具。
  2. 【請求項2】 工具本体の底部に、縦溝と交差するよう
    に横溝が形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の研削・研磨用工具。
  3. 【請求項3】 縦溝が、工具本体を縦方向に貫通してい
    ることを特徴とする請求項1記載の研削・研磨用工具。
  4. 【請求項4】 縦溝が、長円形または長方形の断面を有
    することを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記
    載の研削・研磨用工具。
  5. 【請求項5】 縦溝が、十文字形状の断面を有すること
    を特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の研削
    ・研磨用工具。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5いずれか1項記載の研
    削・研磨用工具を用いて、工具面に加工液を供給しなが
    ら被加工物を研削・研磨する工程を有する研削・研磨方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1424163A1 (fr) * 2002-11-26 2004-06-02 Comadur S.A. Outil rotatif pour le façonnage d'une forme dans un matériau minéral, tel le saphir, notamment pour le façonnage d'une surface optique dans une glace de montre
CN102672554A (zh) * 2012-05-28 2012-09-19 湖南大学 一种小口径光学元件抛光方法及装置
JP2013043255A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Yasuda Kogyo Kk 仕上加工用工具及びその工具を用いた加工方法

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