JP2008254082A - 球体の研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスなどを、割れや欠けなく、真球度や表面粗さ、外形精度の高い球体へ研磨するための研磨装置を提供する。
【解決手段】下定盤と、下方より、球体１２を回動可能に保持するキャリア１３と、上定盤と、この上定盤を加圧するウエイトとを有し、前記下定盤上に回動可能に支持された研磨治具と、前記キャリア１３を介して球体１２に研磨剤を供給する供給部とからなり、研磨剤を供給しながら、前記下定盤および上定盤とで球体１２を挟持、加圧するとともに、これら下定盤、上定盤とを相対的に移動させて前記球体１２を研磨する研磨装置であって、前記キャリア１３は、その表面に有底の溝部２０と、この溝部２０の経路に設けた開口部１３ａ内に嵌合した、球体１２を回動可能に保持するサブキャリア１９とからなり、このサブキャリア１９に前記溝部２０を介して研磨剤を供給した。
【選択図】図３

Description

本発明は、特にレンズなどの球体のガラスを研磨するための研磨装置に関する。

ころがり軸受けの転動体やレンズなどに用いられる球体を研磨する方法として、二枚の定盤で球体を挟持、加圧するとともに、研磨剤を適宜供給しながらこれら二枚の定盤を相対運動させるものがある。図５は、上述した方法により球体を研磨する研磨装置の一例である。固定盤１と回転盤２の表面に発泡ポリウレタンなどからなる研磨パッド３を貼付し、これら固定盤１と回転盤２とで球体４を左右から挟持する。球体４を挟持したこれら固定盤１と回転盤２との間隙に、上方の供給部５から研磨剤を供給するとともに、回転盤２を駆動手段６により回転させて、球体４を回転させる。この球体４の回転運動と、押圧手段７による固定盤１からの加圧力と、時間との積で球体４の研磨量を決定するものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−３５４９５５号公報

上記の研磨装置では、球体４を左右から固定盤１および回転盤２とで挟持し、その間隙の上方から、研磨剤を供給する。したがって、供給された研磨剤は、一旦研磨パッド３全体に広がるが、そのまま研磨パッド３上に滞留することなく、下方より排出されることになる。そのため、球体４と研磨パッド３との間に研磨剤が供給されにくく、その結果、真球度や外形精度が低下するという課題があった。

そこで本発明は、球体の研磨精度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、下定盤と、この下定盤上に設けた研磨治具と、この研磨治具に研磨剤を供給する供給部とを備え、前記研磨治具は、下定盤上に、下方から上方に向けて順に球体を回動可能に保持するキャリア、上定盤、この上定盤を加圧するウエイトとから構成し、前記供給部から前記キャリアを介して球体に研磨剤を供給しながら、前記下定盤および上定盤とで球体を挟持、加圧するとともに、これら下定盤、上定盤とを相対的に移動させて前記球体を研磨する研磨装置であって、前記キャリアは、その表面に有底の溝部と、この溝部の経路に設けた開口部内に嵌合した、球体を回動可能に保持するサブキャリアとからなり、このサブキャリアに前記溝部を介して研磨剤を供給するものである。

本発明に係る球体の研磨装置によれば、下定盤上に研磨治具と研磨剤を供給する供給部を配置する。研磨治具は、その下方から上方に向けて順に、球体を回動可能に保持して回転するキャリア、上定盤、この上定盤をその重量により加圧するウエイトとから構成されており、これら下定盤及び上定盤とで、球体を上下に挟持する。そして、供給部から研磨剤を供給するとともに、下定盤を回転させることで、球体を回動させて、その表面を研磨する。キャリアには、有底の溝部と、この溝部の経路に貫通した開口部を設け、さらにこの開口部内に、球体を回動可能に保持したサブキャリアを回転可能に嵌合している。研磨時に供給された研磨剤は、研磨治具を介して、あるいは研磨治具の外部より直接キャリアの溝部流れ込み、さらにその経路の途中に設けた開口部、すなわちサブキャリアで保持された球体へと供給される。下定盤および上定盤は水平に配置されるので、供給された研磨剤はサブキャリアを嵌合する開口部へ滞留して、保持された球体へ常に供給されるので真球度や外形精度の高い研磨を行うことができる効果を奏する。

以下に本発明の詳細を、図を用いて説明する。

図１は、本発明の球体の研磨装置の一例を説明する斜視図である。

本実施の形態の球体の研磨装置は、円盤状の下定盤８上に、その内部に球体の被研磨物を保持する研磨治具９と、この研磨治具９に研磨剤を供給する供給部１０とを備えている。研磨治具９は、回動可能な保持ローラ１１で、その外周部が少なくとも二点以上で支持されており、研磨剤を供給しながら下定盤８を回転させることにより、矢印方向に連れ回りするようになっている。

下定盤８は、ラッピングと呼ばれる粗加工を行うときは、鋳鉄製の定盤を選択し、ポリシングと呼ばれる主に表面粗さを低減して鏡面に仕上げる精密仕上げ加工を行うときは、その表面に発泡ウレタンやスエード、または錫や研磨剤などの粉末を分散させて成形した樹脂プレートなど貼付けて用いる。尚、本実施の形態では研磨中の割れや欠けの発生を防止するため、下定盤８の表面には溝部などを形成せず、平坦な面としている。

供給部１０は、下定盤８の回転方向を考慮して、研磨治具９の上流側か、研磨治具９の直上に配置するようにする。この供給部１０からは、ラッピングまたはポリシング、被研磨物の材料や研磨速度などの生産性を考慮して、アルミナや炭化珪素、酸化セリウムや分散性を高めたシリカ微粒子などの研磨剤を供給する。

この供給部１０から供給される研磨剤は、研磨治具９の内部を貫通する貫通流路９ａまたは、その外側面、特に下定盤８に当接する下方部分に設けた、内部へ研磨剤を導引するための窓部９ｂを介して研磨治具９内の被研磨物へ供給されるものである。

上記の球体の研磨装置で研磨する被研磨物は、主にレンズなどに用いられるガラスの球体である。本装置を用いてガラス素材を、ラッピングでその外形を球体に整えた後に、このラッピングで梨地状に加工された表面を、ポリシングで鏡面に仕上げるものである。

図２は、図１のＡ−ＡＡ断面図であり、特に研磨治具９の内部構造を説明する図である。

本実施の形態の研磨治具９は、下定盤８の上に水平に載置されており、その内部は、下方より上方に向けて順に、被研磨物である球体１２を回動可能に保持するキャリア１３と、上定盤１４と、この上定盤１４を一定の力で加圧するためのウエイト１５とを有している。尚、上定盤１４とウエイト１５との間には、ゴムなどの弾性体からなるクッション材１６を介在させており、上定盤１４全体を均一に加圧するようにしている。球体１２は、この上定盤１４と下定盤８とで挟持され、ウエイト１５の重量により一定の圧力で加圧される。

上記のキャリア１３、上定盤１４、ウエイト１５は、円盤状あるいは円筒状であり、その外形は略等しく設計されている。キャリア１３に球体１２を供給した後、その上に上定盤１４とウエイト１５とを順に載置し、これらの外形より若干大きな内径を有するガイドリング１７を被せてこれらの外側面の少なくとも一部を支持しているものである。下定盤８を回転させることで、保持リング１１（図１）に支持されたガイドリング１７は回転して、その内部のキャリア１３や上定盤１４、ウエイト１５も連れ回りする。尚、上定盤１４の表面、すなわち球体１２と当接する面は、溝部などを形成せず、下定盤８と同様に平坦な面として球体１２を挟持する。尚、１８は研磨パッドであり、研磨加工の用途により、その材料を適宜選択するものである。ラッピングを行う場合は、下定盤８と一体の鋳鉄とし、ポリシングを行う場合は、発泡ウレタンやスエードなどの弾性体からなるパッドや、錫や研磨剤などを混入分散して成形した樹脂製のパッドなどである。

本発明の球体の研磨装置は、キャリア１３に設けた第一の開口部１３ａ内に、球体１２を保持するサブキャリア１９を嵌合したダブルキャリア方式である。こうすることにより、サブキャリア１９をキャリア１３の回転とともに連れ回りさせるとともに、このサブキャリア１９自身も自転させることで、一つのキャリアを用いた場合と比較して、特定の方向に偏らずに球体１２の回転運動量を増大させることができ、その真球度や外形精度を高めることが可能である。キャリア１３内に嵌合されるサブキャリア１９の厚みは、少なくともキャリア１３の厚み以上としておき、その外側面を第一の開口部１３ａの内側面に当接させて支持する。第一の開口部１３ａの内径は、このサブキャリア１９よりも大きいため、研磨治具９（図１）の回転に伴いサブキャリア１９は自転し、第一の開口部１３ａ内を偏芯しながらキャリア１３とともに連れ回りする。

次に、本発明のポイントであるキャリア１３について、図３を用いて詳細を説明する。

図３（ａ）は、本発明の球体の研磨装置に用いるキャリア１３の一例を説明する上面図であり、同図（ｂ）は、そのＢ−ＢＢ断面図である。

本実施の形態のキャリア１３は、いわゆるダブルキャリア方式であり、キャリア１３の周縁部に第一の開口部１３ａを複数設けて、これら第一の開口部１３ａに囲まれた略中心に第二の開口部１３ｂを設けている。これらの開口部１３ａ、１３ｂは貫通孔であり、第二の開口部１３ｂから第一の開口部１３ａ、そしてキャリア１３の外縁部へと続く有底の溝部２０を放射状に設けている。また、第一の開口部１３ａ内には、少なくともキャリア１３の厚み以上のサブキャリア１９を嵌合し、このサブキャリア１９に球体１２を回動可能に側面から保持するものである。第一の開口部１３ａの外形は、サブキャリア１９の外形より大きくしてあり、研磨時には、この第一の開口部１３ａ内をサブキャリア１９が偏芯しながらその内側面に沿って公転する。さらにサブキャリア１９は、研磨治具９の回転とともに自転するので、保持された球体は一定の方向に偏らず、３６０度全方向に回転して、真球度や外形精度の高い研磨を実現するものである。

ここで重要なのが、球体１２への研磨剤の供給である。本実施の形態では、球体１２がガラスであるため、下定盤８あるいは上定盤１４の表面に研磨剤を供給するための溝などを設けることができない。そのため、キャリア１３の中央部に第二の開口部１３ｂを設け、この第二の開口部１３ｂに貫通流路９ａを介して研磨剤を供給する。そして、研磨時の回転による遠心力で、この研磨剤を、溝部２０を介して第一の開口部１３ａ、すなわち球体１２へ供給するものである。また、溝部２０は、第一の開口部１３ａからキャリア１３の外縁部に達するように形成してあるので、ガイドリング１７の外側面に窓部９ｂ（図１）を設けておくことで、上流側より供給された下定盤８上の研磨剤を第一の開口部１３ａへ導引することができる。このように、研磨剤を内外より第一の開口部１３ａ内へ導引することにより、球体１２に常に研磨剤を供給して、真球度や表面粗さ、外形精度の高い研磨を可能にするものである。

図４（ａ）は、キャリア１３の別の一例を説明するための上面図であり、同図（ｂ）は、そのＣ−ＣＣ断面図である。

図３と異なる点は、キャリア１３に下定盤８または上定盤１４の少なくとも一方の形状を修正するための修正部材２１を、第一の開口部１３ａとともに放射状に配置したところである。この修正部材２１は、キャリア１３の表面に埋め込んでも良いし、キャリア１３を貫通して挿入してもよい。キャリア１３を貫通して挿入する場合、修正部材２１の厚みはキャリア１３の厚み以上かつサブキャリア１９の厚み以下とする。表面に埋め込む場合は、キャリア１３の厚みと修正部材２１の突出量との和が、サブキャリア１９の厚み以下となるように設定する。こうすることで、修正部材２１を常に下定盤８と当接させることで、球体１２と下定盤８との当接部に生じる凹凸などの平坦性の劣化を、この修正部材２１で削り取って修正しながら研磨を行うことができる。その結果、真球度や外形精度の高い研磨を行うことができるものである。尚、修正部材２１の材料としては、下定盤８よりも硬度の高いものであれば良く、一例としては炭化珪素などがある。また、樹脂製の研磨パッドを用いる場合、このパッド内に研磨剤を混入しておくことで、形状の修正と同時に生じる切りくずを研磨剤としても利用することができる。

上述した研磨装置を用いることで、ガラスなどを、真球度や表面粗さ、外形精度の高い球体へ研磨することができる。

本発明に係る球体の研磨装置によれば、下定盤上に研磨治具と研磨剤を供給する供給部を配置する。研磨治具は、その下方から上方に向けて順に、球体を回動可能に保持して回転するキャリア、上定盤、この上定盤をその重量により加圧するウエイトとから構成されており、これら下定盤及び上定盤とで、球体を上下に挟持する。そして、供給部から研磨剤を供給するとともに、下定盤を回転させることで、球体を回動させて、その表面を研磨する。キャリアには、有底の溝部と、この溝部の経路に貫通した開口部を設け、さらにこの開口部内に、球体を回動可能に保持したサブキャリアを回転可能に嵌合している。研磨時に供給された研磨剤は、研磨治具を介して、あるいは研磨治具の外部より直接キャリアの溝部流れ込み、さらにその経路の途中に設けた開口部、すなわちサブキャリアで保持された球体へと供給される。下定盤および上定盤は水平に配置されるので、供給された研磨剤はサブキャリアを嵌合する開口部へ滞留して、保持された球体へ常に供給されるので真球度や外形精度の高い研磨を行うことができる効果を奏するので、特にレンズなどの球体のガラスを研磨するための研磨装置に有用である。

本発明の球体の研磨装置の一例を説明する斜視図 研磨治具の内部構造を説明する、図１のＡ−ＡＡ断面図 （ａ）本発明の球体の研磨装置に用いるキャリアの一例を説明する上面図、（ｂ）図３（ａ）のＢ−ＢＢ断面図 （ａ）本発明の球体の研磨装置に用いるキャリアの別の一例を説明する上面図、（ｂ）図４（ａ）のＣ−ＣＣ断面図 従来の球体の研磨装置を説明する要部断面図

符号の説明

８ 下定盤
９ 研磨治具
９ａ 貫通流路
１０ 供給部
１２ 球体
１３ キャリア
１４ 上定盤
１５ ウエイト
１９ サブキャリア
２０ 溝部
２１ 修正部材

Claims (3)

1. 下定盤と、この下定盤上に設けた研磨治具と、この研磨治具に研磨剤を供給する供給部とを備え、前記研磨治具は、下定盤上に、下方から上方に向けて順に球体を回動可能に保持するキャリア、上定盤、この上定盤を加圧するウエイトとから構成し、前記供給部から前記キャリアを介して球体に研磨剤を供給しながら、前記下定盤および上定盤とで球体を挟持、加圧するとともに、これら下定盤、上定盤とを相対的に移動させて前記球体を研磨する研磨装置であって、前記キャリアは、その表面に有底の溝部と、この溝部の経路に設けた開口部内に嵌合した、球体を回動可能に保持するサブキャリアとからなり、このサブキャリアに前記溝部を介して研磨剤を供給することを特徴とする球体の研磨装置。
2. 上定盤およびウエイトに、キャリアの溝部へ通じる貫通流路を設けた請求項１に記載の球体の研磨装置。
3. キャリアに修正部材を設けて回動させることで、上定盤または下定盤の形状を修正しながら研磨を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の球体の研磨装置。

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