JP2002219640A - 球面創成研削加工用のブランクおよび球面創成研削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面状のブランク（ワーク）をカーブジェネ
レータにより球面形状を創成する球面創成研削加工にお
いて、取り代削減と作業効率の向上を図る。 【解決手段】 平面状のブランクをカーブジェネレータ
により球面形状を創成する球面創成研削加工において、
ブランクとして、平面状のワーク１の中心部に厚さ１〜
３ｍｍでワーク径の１０〜２０％程度の小さい円柱状の
ガラス片２を接着剤で貼り付けた形状のものを用い、初
期の当たり確認において、ワークブランク１の全面を当
てずにガラス片２上に生じるへそ３と曲率半径を簡易球
面測定器で測定および判定確認し、さらに、測定および
判定結果に基づいて、ワーク１と研削ホイールの位置関
係を調整しながら、へそ３と曲率半径Ｒを修正し、へそ
３およびガラス片２をなくしかつ所望の曲率半径Ｒと肉
厚ｔの球面精度を創成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子として用
いられるガラスやセラミックス等の平面状ブランクから
球面形状を創成研削加工する際に用いるブランクおよび
該ブランクを用いる球面創成研削加工方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光学素子として用いられるガラスやセラ
ミックス等の平面状ブランクから球面形状を創成研削す
る球面研削工程においては、特公昭６１−３３６６５号
公報等に記載されているように、カーブジェネレータ
（ＣＧ）によるレンズ研削方法が一般的に適用されてお
り、カーブジェネレータ（ＣＧ）による研削方法には図
２に図示する球面研削装置が用いられている。この球面
研削装置は、ワーク１１をチャッキングするワークチャ
ック１０ａを有してＡ方向に移動可能なワーク軸１０
と、カップ型の研削ホイール１３を装着してＢ方向に移
動調整ができかつ角度θの調整が可能な砥石軸本体１２
を備え、砥石軸本体１２のＢ方向の位置と角度θの調整
は図示しない送りネジ機構により行われる。また、研削
ホイール１３の直径Ｄは、創成しようとするワーク１１
の曲率半径Ｒとワーク径の関係により選定される。

【０００３】図２に図示する球面研削装置による球面研
削加工は、ワークチャック１０ａにチャッキングされた
ワーク１１と砥石軸本体１２に装着されたカップ型の研
削ホイール１３を対向させ、砥石軸本体１２を、ワーク
軸１０に対して、Ｓｉｎθ＝Ｄ／２（Ｒ±ｒ）に相当す
る角度θだけ傾け（なお、ここで、ｒは研削ホイール１
３の先端１４の半径である）、そして、Ａ方向の切り込
みが完了する位置で研削ホイール１３の先端１４がワー
ク軸中心線とＰ点で一致するように、砥石軸本体１２を
図示しない送りネジ機構によりＢ方向に移動調整する。
この調整が完了した後に、ワーク１１と研削ホイール１
３を回転させながらワーク軸１０をＡ方向に切り込みを
行い、研削加工を行う。そして、Ａ方向の切り込み完了
位置で、砥石軸本体１２およびワーク軸１０の軸移動を
停止させて、ワーク１１を最低一回転させ、ワーク１１
の削り残しがないようにする（スパークアウト工程）。
以上のような工程を経て研削加工が完了し、研削ホイー
ル１３からワーク１１を離脱させることで、所望の曲率
半径Ｒをもった球面を創成することができる。

【０００４】また、球面形状や曲率精度の測定には、通
常、図３に図示する簡易球面測定器が用いられている。
この簡易球面測定器１５は、軸方向に移動自在な測定子
１５ｂを有するダイヤルゲージ１５ａとこれを保持する
リング１５ｃとで構成され、基準となる曲率半径を有す
る球面原器（不図示）と比較対象となる球面を有する被
測定物との球面の頂点から弦までの高さの差ΔＨを読み
取り、被測定物の球面形状や曲率精度を簡便に測定する
ことができるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の球面研削加工方法においては、最初に、ワーク（平
面状のブランク）全体の５０〜６０％の球面形状を創成
することで、ワークの曲率半径を図３に図示する簡易球
面測定器１５を用いて測定して、ワークの初期の当たり
確認にしている。

【０００６】しかし、前述した従来の球面研削加工方法
に用いる球面研削装置では、研削ホイール１３の先端１
４は型プレスで製作されているため、研削ホイール先端
１４の半径ｒは必ずしも正確な曲率半径となっていな
い。また、研削ホイール先端１４は、ダイヤモンドの砥
粒および金属材料を主成分として焼結されたものであ
り、ダイヤモンドの粒径は通常＃１５０〜＃２５０のも
のが使用されているため、研削ホイール先端１４の表面
は凹凸状に粗い形状になっている。このために、研削ホ
イール先端１４のワーク１１と当接する接点が特定でき
ず、実際に設定したワーク軸１０と砥石軸本体１２との
傾斜角θは、理論計算式Ｓｉｎθ＝Ｄ／２（Ｒ±ｒ）に
研削ホイール１３の直径Ｄと研削ホイール先端１４の半
径ｒを代入して求めた角度θと異なってしまう。その結
果、所望の曲率半径Ｒおよびワーク中心部の精度を満足
できない。

【０００７】例えば、図４の（ａ）に示すようなワーク
（平面状のブランク）２１を球面創成研削すると、図４
の（ｂ）に示すようにワーク中心に突起（へそ）２３が
生じ、さらに、曲率半径等の球面形状精度も十分に効率
良く得ることができなかった。このようなワークのへそ
２３の有無や曲率半径Ｒを簡易球面測定器１５（図３）
で効率良く測定および判定確認するためには、ワーク全
面が当たらないと測定および判定ができない。したがっ
て、図４の（ａ）に示すワーク（平面状のブランク）２
１においては、斜線を施した一点鎖線部２２で示すよう
な取り代が必要となる。そして、その後に、所望の球面
形状精度を出すために砥石軸本体１２の角度θと切り込
みＡ方向を移動調整しながら球面を創成し、最終的に
は、図４の（ｃ）に示す形状のワーク２１が創成され、
斜線で示す大きな部分２５が取り代となる。

【０００８】また、多品種小量生産（小ロット）のレン
ズ等の光学素子でも、実際に製品となるブランクを使用
して初期段取りを行う必要がある。そのため、へそと曲
率半径Ｒの球面形状精度出しは前述した球面創成研削加
工方法で行っている。

【０００９】さらに、前述した従来の球面創成研削加工
方法は、環境面で問題となるガラススラッジの削減がで
きないという問題点も有していた。

【００１０】そこで、本発明は、前述した従来技術の有
する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、平面
状のブランク（ワーク）をカーブジェネレータ（ＣＧ）
により球面形状を創成する球面創成研削加工に際して、
取り代削減と作業効率の向上を図ることができる球面創
成研削加工用のブランクおよび該ブランクを用いる球面
創成研削加工方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の球面創成研削加工用のブランクは、平面状
のブランクからカーブジェネレータにより球面形状を創
成研削加工する際に使用するブランクであって、平面状
のブランクの平面中心部に小さい円柱形状のガラス片を
貼り付けてあることを特徴とする。

【００１２】本発明の球面創成研削加工用のブランクに
おいて、前記ガラス片は、厚さ１〜３ｍｍで前記ブラン
クの加工径の略１０〜２０％の大きさを有するものであ
ることが好ましい。

【００１３】本発明の球面創成研削加工方法は、平面状
のブランクからカーブジェネレータにより球面形状を創
成研削加工する球面創成研削加工方法において、平面状
のブランクの平面中心部に小さい円柱形状のガラス片を
貼り付けてあるブランクを用いて、初期の当たり確認に
際して、前記ブランクの全面を当てずに前記ガラス片上
の中心突起と曲率半径を測定および判定確認し、該測定
および判定結果に基づいて前記カーブジェネレータの調
整を行いながら前記中心突起および前記ガラス片をなく
しかつ所望の曲率半径と肉厚の球面形状精度を創成する
ことを特徴とする。

【００１４】本発明の球面創成研削加工方法において、
前記ガラス片は厚さ１〜３ｍｍで前記ブランクの加工径
の略１０〜２０％の大きさを有するものであることが好
ましい。

【００１５】本発明の球面創成研削加工方法において、
前記測定および判定確認は簡易球面測定器を用いて行う
ことが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ワーク（平面状のブランク）
とカップ型の研削ホイールを当接させた状態でワークと
研削ホイールを回転させ、ワーク軸を切り込んで加工を
行う球面創成研削において、ブランクとして、平面状の
ワークの中心部に厚さ１〜３ｍｍでワーク径の１０〜２
０％程度の小さい円柱形状のガラス片を接着剤で貼り付
けた形状のものを用いることにより、初期の当たり確認
において、平面状のワーク全面を当てずに、へそ（中心
突起）と曲率半径を簡易球面測定器で測定および判定確
認することができ、さらに、測定および判定結果に基づ
いてワークとカップ型の研削ホイールの位置関係を調整
しながら、へそと曲率半径Ｒを修正し、へそおよびガラ
ス片をなくしかつ所望の曲率半径Ｒと肉厚ｔの球面精度
を創成することができる。

【００１７】また、所望の曲率半径Ｒと肉厚ｔの球面形
状精度出しにおいても、ワーク（平面状のブランク）の
全面を当てずに簡易球面測定器で測定および判定が可能
であり、さらに調整もできる。

【００１８】

【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。

【００１９】図１の（ａ）は、本発明に基づく球面創成
研削加工に用いるブランクの形状を示す図であり、同
（ｂ）は、本発明の球面創成研削加工方法による初期球
面研削後のワークの形状を示す図であり、同（ｃ）は、
同じく球面研削修正後のワークの形状を示す図であり、
同（ｄ）は、同じく球面創成研削工程での最終のワーク
の形状を示す図である。

【００２０】本発明の球面創成研削加工に用いるブラン
クは、図１の（ａ）に図示するように、ワーク（平面状
のブランク）１の平面中心部に厚さ１〜３ｍｍでワーク
加工径の１０〜２０％程度の小さい円柱形状のガラス片
２を接着剤で貼り付けた形状を有するものであり、この
ワーク（平面状のブランク）１の球面創成研削加工は、
前述した球面研削装置（図２）を用いてカーブジェネレ
ータ（ＣＧ）により行う。

【００２１】次に、本発明の球面創成研削加工方法につ
いて、図１を参照してさらに説明する。なお、本発明の
研削加工方法は、前述するように、図２に図示する球面
研削装置を用いてカーブジェネレータ（ＣＧ）により行
うものであり、その研削加工方法は前述した従来例と概
略同様である。

【００２２】図１の（ａ）に図示するガラス片２が貼り
付けられたワーク（平面状のブランク）１を図２に図示
する球面研削装置のワーク軸１０のワークチャック１０
ａにチャッキングし、このワーク１と砥石軸本体１２に
装着されたカップ型の研削ホイール１３とを対向させ、
砥石軸本体１２を、ワーク軸１０に対して、Ｓｉｎθ＝
Ｄ／２（Ｒ±ｒ）に相当する角度θだけ傾け、そして、
Ａ方向の切り込みが完了する位置で、研削ホイール先端
１４がワーク軸中心線とＰ点で一致するように、砥石軸
本体１２を図示しない送りネジ機構によりＢ方向に移動
調整する。そして、初期の当たり確認のための初期球面
創成研削として、ワーク１上のガラス片２を全面加工す
ると同時にワーク１の外周部（ワーク全面に対して２０
〜３０％）も加工する。この研削加工により、ワーク１
は一定の曲率半径の曲面４とへそ３（ワーク中心のガラ
ス片２上の突起）をもった状態のワーク１ｂになる。図
１の（ｂ）に、初期球面創成研削加工後のワークの形状
を示す。そこで、初期の当たり確認のために、簡易球面
測定器１５（図３）を用いてワーク１ｂにおけるへそ３
（ワークの中心突起）と曲面４の曲率半径を測定および
判定する。

【００２３】測定確認後、その測定および判定結果に基
づいて、所望の曲率半径Ｒが得られるように、そして、
へそ３（ワークの中心突起）がなくなるように、砥石軸
本体１２についてＢ方向の位置調整と傾斜旋回角θの調
整を行い、再度研削加工する。図１の（ｃ）に図示する
ワーク１ｃは、前記の調整を行った後に研削加工を行
い、ワーク全面は当たらずに、ガラス片２上のへそ３が
なく、所望の曲率半径Ｒをもつ曲面４の球面精度が出て
いる状態にある。

【００２４】さらに、ワーク１の中心部に貼り付けられ
たガラス片２を削り取り、そして、所望の肉厚精度ｔを
出すために、切り込みＡ方向で移動調整しながら研削加
工を行うことにより、最終の球面形状が創成されたワー
ク１ｄ（図１の（ｄ）参照）が得られる。

【００２５】以上説明するように、本発明の球面創成研
削加工方法によれば、ワークブランクとして、平面状の
ブランクの中心部に厚さ１〜３ｍｍでワーク加工径の１
０〜２０％程度の小さい円柱形状のガラス片を接着剤で
貼り付けた形状のものを用いることにより、実際に製品
となる平面状のワーク全面を削る前の段階で、曲率半径
Ｒとへその調整を終えることができることから、球面創
成研削加工前の平面状ワーク（ブランク）の肉厚は必要
最小限のものを準備すればよく、ブランクの中心厚みを
製品の所望の肉厚と同一の厚みとすることも可能であ
り、作業効率を向上させることができ、さらに、ワーク
の取り代を削減することができることから、環境面で問
題となるガラススラッジを大幅に削減することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学素子等の球面創成研削加工に際して、平面状のワー
クの中心部に小さい円柱形状のガラス片を貼り付けた形
状のブランクを用い、実際に製品となる平面状のワーク
全面を削る前の段階で、曲率半径Ｒとへその調整を終え
ることができることから、球面創成研削加工前の平面状
ワークの肉厚は必要最小限のものを準備すればよく、ブ
ランクの中心厚みを製品の所望の肉厚と同一の厚みとす
ることも可能であり、作業効率を向上させることができ
る。さらに、ワークの取り代を削減することができるこ
とから、環境面で問題となるガラススラッジを削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明に基づく球面創成研削加工に
用いるブランクの形状を示す図であり、（ｂ）は、本発
明の球面創成研削加工方法による初期球面研削後のワー
クの形状を示す図であり、（ｃ）は、同じく球面研削修
正後のワークの形状を示す図であり、（ｄ）は、同じく
球面創成研削工程での最終のワークの形状を示す図であ
る。

【図２】従来の一般的なカーブジェネレータ加工による
球面研削装置の概略的な側面図である。

【図３】一般的な簡易球面測定器を示す正面図である。

【図４】従来の球面創成研削方法によるワークの形状変
化を示す図であり、（ａ）は球面創成研削前のワークの
形状を示す図であり、（ｂ）は初期球面創成研削後のワ
ークの形状を示す図であり、（ｃ）は球面創成研削され
た最終のワークの形状を示す図である。

【符号の説明】

１（１ｂ〜１ｄ） ワーク（平面状ブランク） ２ ガラス片 ３ へそ（ワークの中心突起） ４ 曲面 １０ ワーク軸 １０ａ ワークチャック １１ ワーク １２ 砥石軸本体 １３ （カップ型）研削ホイール １４ （研削ホイール）先端 １５ 簡易球面測定器 ２１ ワーク（平面状ブランク） ２２、２５ 取り代 ２３ へそ（ワークの中心突起） ２４ 曲面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面状のブランクからカーブジェネレー
   タにより球面形状を創成研削加工する際に使用するブラ
   ンクであって、平面状のブランクの平面中心部に小さい
   円柱形状のガラス片を貼り付けてあることを特徴とする
   球面創成研削加工用のブランク。
2. 【請求項２】 前記ガラス片は、厚さ１〜３ｍｍで前記
   ブランクの加工径の略１０〜２０％の大きさを有するも
   のであることを特徴とする請求項１記載の球面創成研削
   加工用のブランク
3. 【請求項３】 平面状のブランクからカーブジェネレー
   タにより球面形状を創成研削加工する球面創成研削加工
   方法において、平面状のブランクの平面中心部に小さい
   円柱形状のガラス片を貼り付けてあるブランクを用い
   て、初期の当たり確認に際して、前記ブランクの全面を
   当てずに前記ガラス片上の中心突起と曲率半径を測定お
   よび判定確認し、該測定および判定結果に基づいて前記
   カーブジェネレータの調整を行いながら前記中心突起お
   よび前記ガラス片をなくしかつ所望の曲率半径と肉厚の
   球面形状精度を創成することを特徴とする球面創成研削
   加工方法。
4. 【請求項４】 前記ガラス片は、厚さ１〜３ｍｍで前記
   ブランクの加工径の略１０〜２０％の大きさを有するも
   のであることを特徴とする請求項３記載の球面創成研削
   加工方法。
5. 【請求項５】 前記測定および判定確認は簡易球面測定
   器を用いて行うことを特徴とする請求項３または４記載
   の球面創成研削加工方法。