JP2007105815A - 脆性材料を用いた球体の表面加工装置ならびに加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料を用いた球体の加工において、有害なキズの発生を防ぎ、所望の表面形状を安定して生産する。
【解決手段】互いに対面する固定円盤１と回転円盤２からなる研磨盤であって、対面する両円盤１，２の少なくとも一方を金属よりも剛性の低い弾性体の盤に酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーからなる群より選ばれた1種以上の砥粒を含有した弾性体砥石とした。また、上記低剛性弾性体の盤で、研削液に上記酸化セリウム，酸化ジルコニウムなどを混ぜた遊離砥粒を使用して加工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は主にデジタルカメラ，車載用センサーカメラ，プロジェクター，ＤＶＤ，ブルーレイ，カメラ付携帯電話，内視鏡等、一般の光学映像分野に用いられる非球面のガラスレンズに加工されるガラスレンズ用ボール及び光ファイバーのコネクター等、一般の光通信分野に用いられるガラスボール又は軸受けに使用されるセラミックスボール等の脆性材料を用いた球体（以下、単にボールと略記する）の表面加工装置及び方法に関するものである。

球体を研磨する装置として、従来、対面する固定円盤と回転円盤の対合面に同心円状に溝を形成し、該溝の間で溝にはめ込む形で素球を挟み込み回転円盤を回転させることにより素球を溝に沿って円運動させ、このとき回転円盤又は／及び固定円盤に遊離砥粒を散布し、あるいは円盤自体に砥石を使用することによって素球を研磨して当初の素球の球形より、より直径の相互差が小さく、かつ真球度のよい球形に加工する装置は使用されている。（例えば特許文献１参照）
一方、略真円形状のボールレンズを作るのに、上下の定盤によって研磨加工用キャリヤ及び素球を挟み、上下定盤を逆方向に回転させて球形表面を研磨し、略真円形状のボールレンズとすること、そして研磨材として径が０．１〜０．５μｍの酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナなどの研磨材を用いることが知られている。（例えば特許文献２参照）
特開２０００−３１８８１４号公報 特開２００２−３２６１５４号公報

しかしながら、上記装置による研磨は、研磨材に粒径の小さい研磨材を用いているため加工に長時間を要する。しかも、上下の定盤に挟まれているものだけの加工であるため、量産をこなすことが難しく、また加工ボールの大きさの変動に対応し難く、意図した仕上げ精度を短時間で得ることができない難を有していた。

本発明は上述の如き実状に対処し、特に弾性体の盤の利用と、０．０５〜１０μｍの径の砥粒の使用をも可能として脆性材料であるガラスやセラミックスをボール形状に加工し、所望の精度及び表面形状を安定して安価に大量生産を可能ならしめることを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明の特徴は、１つはボール表面を所定精度に仕上げ加工する研磨盤であって、互いに対面する固定盤と回転盤から構成され、その研磨盤の少なくとも一方が金属よりも剛性の低い弾性体の盤に酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーからなる群より選ばれた1種以上の砥粒を含有した弾性体砥石からなる構成にある。

また、他の１つは上記少なくとも一方が低剛性な弾性体の盤よりなる研磨盤を用い、研削液に酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーより選ばれた1種以上を混ぜた遊離砥粒を使用し、これにより表面を加工する方法にある。

上記本発明に係る表面の仕上げ加工に用いられる研磨盤は高剛性な固定盤と回転盤の組み合わせではなく、少なくとも一方に剛性の低い盤、例えば樹脂材料をベースとした弾性体盤を使用することで、ガラスボールに係る荷重を適度に吸収，緩和し、脆性材料であるガラスボールやセラミックスの加工において有害なキズの発生を防ぎ、所望の表面性状も安定して生産することができる。また、上記のように、研磨盤の低剛性のものを用いれば、大量生産が可能になり、従来のものよりも安価なガラスボールの提供が可能になる。

以下、本発明表面加工装置ならびに方法を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明ボール（球径０．３ｍｍ以上）の仕上げ加工に用いる装置の各例であり、図１は横型、図２は回転軸を縦方向とする縦型であり、何れも図に示すように従来の玉軸受用鋼球の加工装置にみられるような固定盤と回転盤の組み合わせからなる研磨盤が用いられているが、従来の研磨盤が何れも高剛性な固定盤，回転盤であるのに対し、本発明では少なくとも一方に剛性の低い盤、例えばゴム，プラスチックあるいは樹脂材料をベースとした盤を使用し、弾性体とすることで脆性材料を用いた球体（ボール）の加工において、有害なキズの発生を防ぎ所望の表面形状を安定して生産できるようにしている。

以下、図１に示す横型の表面加工装置を同図面に基づいて説明すると、図において１，２は互いに対面し、夫々同心円状に溝４が形成されている円盤であり、これら円盤はその一方２が回転円盤，他方１が固定円盤であって、両者の間に表面加工しようとするボールＢが流れ込み、溝の間に挟まれた状態で円盤を回転することにより、ボールＢを溝に沿って円運動させつつ研磨により表面加工が行なわれるようになっている。そして、両円盤間で加工されたボールＢは固定円盤の切欠き３より排出シュート９を通じて回転コンベア５に排出され、ボールＢはコンベア５の回転と共に仕切板６を介してシュート７を通じて送り込まれ、次の加工に進められる。

図２は図１が横型であるのに対し、回転軸を縦方向とした縦型で、一方が固定円盤１１，他方が回転円盤１２よりなり、両円盤１１，１２の間にボールＢを挟み加工することは図１の場合と同様である。

そして、以上のような装置において、本発明は特に脆性材料を加工する関係上、上記両円盤１，２の少なくとも一方、例えば図示例の固定円盤１の対合面である回転円盤２はゴム，プラスチックの如き弾性体で形成されていて、これに酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーから選ばれた1種
以上の砥粒を含有させた弾性体砥石となっている。

また、本発明は固定円盤の対合面である回転円盤２をゴム，プラスチック等の弾性体で形成し、砥粒を含有させることなく、上記酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーから選ばれた1種以上を混ぜた遊離砥粒を使用して表面加工を行なうようにしても良い。なお、弾性体を用いた円盤は上記回転円盤に限らず、固定円盤に用いてもよく、あるいは固定，回転の両円盤とも弾性体を用いた円盤とすることも差し支えない。

ここで、回転円盤と固定円盤の少なくとも一方の対合面を弾性体で形成することにより、回転に伴いボールにかかる荷重を適度に吸収、緩和可能となすことができる。即ち、ボールの加工に際し、多少円盤を押し付ける荷重が強くなった場合や、加工初期のボールは真球度が悪いため、その直径が両円盤間のクリアランスより極端に大きくなった場合でも、ボールへの負荷荷重が弾性体の弾力により適度に緩和させることができ、従って、真球度の悪いボールの回転に伴っても荷重の変動が少なく、ボールの破損、キズの発生を抑え、直径の相互差が小さくより真球度のよいボールへの加工が容易となる。

なお、少なくとも一方の弾性体工具に含有された固定砥粒（砥石）または使用する遊離砥粒の材質、粒度を変更することにより意図した仕上げ精度が得られる。

かくして、このような表面加工装置又は方法を用いてボールとして必要な表面形状精度の基準値に適合したボールを得ることができ、しかも有害なキズの発生を防ぎ、所望の表面形状が安定して生産される。

本発明に係るボールを得るための表面加工装置の１例を示す概要図である。 本発明に係るボールを得るための表面加工装置の他の例を示す断面概要図である。

符号の説明

１，１１：固定円盤
２，１２：回転円盤
Ｂ：ボール

Claims (2)

1. 脆性材料を用いた球体の表面を仕上げ加工する研磨盤であって、該研磨盤は互いに対面する固定盤と回転盤からなり、少なくともその一方は金属よりも剛性の低い弾性体の盤に酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーからなる群より選ばれた１種類以上の砥粒を含有した弾性体砥石であることを特徴とする脆性材料を用いた球体の表面加工装置。
2. 脆性材料を用いた球体の表面を仕上げ加工する方法であって、互いに対面する固定盤と回転盤からなり、少なくともその一方が金属よりも剛性の低い弾性体の盤である研磨盤を用い、研削液に酸化セリウム，酸化ジルコニウム，酸化アルミナ，炭化ケイ素，シリカ，微細なダイヤモンドパウダーからなる群より選ばれた1種類以上の砥粒を混ぜた遊離砥粒を使用して加工することを特徴とする脆性材料を用いた球体の表面加工方法。

Images