JP4242249B2 - ダイヤモンドの加工方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤモンドの加工方法および装置に係り、特に、宝飾に用いるダイヤモンドの外面を仕上げるためのダイヤモンドの加工方法および装置に関する。

ダイヤモンド、ルビー、サファイヤなどの宝石は、原石から様々な加工工程を経て、カット構造をもつ宝石に仕上げられる。宝石の美しさは、カット構造に依存しているといってもよいくらいであり、精密な加工があって宝石の価値は高まる。

例えば、宝石の代表例としてダイヤモンドについて説明すると、ダイヤモンドは、等軸晶系に属する炭素の単結晶である。ダイヤモンドの原石は、その結晶の形が歪んだり、変形した形で産出されるものがほとんどであり、ダイヤモンド原石そのものは、くすんでいて輝きなどほとんどみられないただの結晶体である。ところが、原石を削ったり研磨して平滑な面をカットすると、カットされた面から入射した光が反射することによって艶のある美しい輝きが生まれる。ダイヤモンドの宝石としての価値は、加工技術の確立によりはじめて生み出されたとされている。

ダイヤモンドの輝きを最大限に引き出すカット構造については様々な試行錯誤が行われ、数学者のマルセル トルコフスキーが光を最高度に反射させるアイデアリーカットを１９１９年に数学的に証明した以後、近年では、ダイヤモンドはこのアイデアリーカットに準じて各部分の角度と比率が規定されているカット構造（以下、ブリリアントカットという）に加工されている。

そこで、図１１は、ダイヤモンドのブリリアントカットを示す。ブリリアントカットの各部は、次のような名称が与えられている。すなわち、大きく分けると、上部のクラウン１、下部のパビリオン２に分かれ、クラウン１とパビリオン２の境の周縁がガードル３と呼ばれている。クラウン１の天井面がテーブル４、クラウン１の斜面がベゼル５、パビリオン２の頂点がキューレット６と呼ばれている。

このようなブリリアントカットのダイヤモンドは、５８面体カットになっており、クラウン１、パビリオン２、テーブル４などの各部の寸法比率は厳密に規定されている。そして、ダイヤモンドの輝きを最大限に引き出せるかどうかは、ダイヤモンドを精密に設計通りのブリリアントカットにする加工技術にかかっており、ブリリアントカットのカット面のシンメトリーがわずかでも狂うと、光はパビリオン２から漏れてしまい輝きは減少し、宝石としての商品価値は大きく低下する。

ダイヤモンドは、宝石としての価値が追求される一方で、その比類のない固さを利用して工具に広く利用されている。そして、工業用ダイヤモンドの分野では、宝石的価値は問題とされないため加工が容易であり、ダイヤモンドツールや超硬合金ツールのＲ部を研磨するための工作機械がいろいろと発明されている（例えば特許文献１参照）。
特開平２−２２４９６１号公報

しかしながら、宝石としての価値を追求するダイヤモンドを扱う分野では、工業製品としてのダイヤモンドの場合と異なり、歴史的に世界の特定の地域（イスラエル、インド等）でダイヤモンド加工産業が成り立っているという労働集約的な産業しての特殊事情がある上に、高い技量をもつ職人により加工することが価値の高い宝石を生み出すという考え方が浸透している。

したがって、従来のダイヤモンドの仕上げ加工は、職人が拡大鏡等を用いて形状を丹念に確認しながら、粗加工されたダイヤモンドを砥石に押し当てて研削しているため、加工効率が低いままであるのが現状である。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、ＮＣ化された機械を利用して、ダイヤモンドのすべてのカット面の研削を効率良くできるようにしたダイヤモンドの加工方法および装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドを研削により仕上げるダイヤモンドの加工方法であって、予め粗加工されたダイヤモンドのテーブルを位置決めのための仮の基準面と設定し、ワーク軸と心押軸とカップ状の砥石を有する第１の加工装置を用い、前記ワーク軸と心押軸との間で、前記ダイヤモンドを前記基準面を利用して同軸に保持し、ワーク軸を回転させながら砥石でガードルを研削する第１の研削工程と、ワーク保持軸に割出手段を有する第２の加工装置を用い前記ダイヤモンドをその回転対称軸が同軸になるようにワーク保持軸に保持し、パビリオンおよびクラウンの各カット面を割り出しながらカット面を砥石で研削し、最後にテーブルを仕上げる第２の研削工程と、からなることを特徴としている。
また、本発明は、クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドをワークにして、前記ガードルを研削するダイヤモンドの加工方法であって、予め粗加工されたダイヤモンドのテーブルを位置決めのための仮の基準面と設定し、ワーク軸と心押軸とカップ状の砥石を有する第１の加工装置を用い、前記ワーク軸と心押軸との間で、前記ダイヤモンドを前記基準面を利用して同軸に保持し、ワーク軸を回転させながら前記砥石でガードルを研削することを特徴としている。

前記の目的を達成するために、本発明は、クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドを研削により仕上げるダイヤモンドの加工装置であって、ベッド上をＺ軸方向に移動しカップ状の砥石を有する砥石回転装置と、ワーク軸と該ワーク軸に対向する心押軸を有し、ダイヤモンドの前記テーブルを位置決めのための仮の基準面して前記ダイヤモンドを前記ワーク軸と心押軸との間で同軸に保持する心押台とを有し、ベッド上をＸ軸方向に移動するワーク軸回転装置とを備え、ダイヤモンドのガードルを研削する第１の加工装置と、円盤状の砥石車と、この砥石車を水平面内で回転させる砥石軸を有する砥石回転装置と、ベッド上をＸ軸方向に移動するＸ軸テーブルと、前記Ｘ軸テーブル上をＺ軸方向に移動するコラムと、前記コラムの案内に沿って鉛直のＹ軸方向に移動するサドルと、チャック部に保持されるダイヤモンドのカット面を割り出す割出手段を有し前記サドルに旋回軸Ａ軸を介して取り付けられたワーク保持軸とを備え、ダイヤモンドのクラウン、パビリオンおよびテーブルを研削する第２の加工装置と、からなることを特徴としている。
また、本発明は、クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドをワークにして、前記ガードルを研削するダイヤモンドの加工装置であって、ベッド上をＺ軸方向に移動しカップ状の砥石を有する砥石回転装置と、ワーク軸と該ワーク軸に対向する心押軸を有し、ダイヤモンドの前記テーブルを位置決めのための仮の基準面して前記ダイヤモンドを前記ワーク軸と心押軸との間で同軸に保持する心押台とを有し、前記ベッド上をＸ軸方向に移動するワーク軸回転装置と、を備えたことを特徴としている。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、粗加工されたダイヤモンドのテーブルを仮基準面としてガードルの研削を最初にすることで、ダイヤモンドのブリリアントカットの全てカット面を順序立てて正確に効率良く研削して仕上げることができる。

以下、本発明によるダイヤモンドの加工方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
本実施形態によるダイヤモンド加工装置は、図１に示す第１の加工装置と、図４に示す第２の加工装置とから構成される。そこで、まず、図１乃至図３を参照しながら、第１の加工装置について説明する。

第１の加工装置１０のベッド１１上にはＸ軸に沿って移動するＸ軸テーブル１２が設けられ、このＸ軸テーブル１２の上にはＸ軸と直交する（図面に垂直）Ｚ軸に沿って移動するＺ軸テーブル１３が配置されている。Ｘ軸テーブル１２にはＸ軸に平行するＡ軸を中心に回転するワーク軸１４を回転させるワーク軸回転装置１６と、心押台２９が配置されている。Ｚ軸テーブル１３上には、カップ状の砥石１８を回転させる砥石回転装置２０が設けられている。参照番号２１は数値制御装置である。

Ｘ軸ベース２２の端部には、Ｘ軸送り機構を駆動するＸ軸サーボモータ２３が配置されている。２４は、ワーク軸１４を駆動するＡ軸サーボモータである。なお、図１において、参照番号２５は、Ｚ軸テーブル１３のを送るＺ軸送り機構のボールねじを示し、このボールねじ２５は、図１に示されない反対側に配置されるＺ軸サーボモータによって駆動される。

次に、図２において、ワーク軸１４を駆動するワーク軸回転装置１６には、ブラケット２６を介して心押台ベース２７が連結されている。この心押台ベース２７には、心押台２９がガイド２７ａを介してＡ軸方向に移動自在に配置されている。心押台２９には、ワーク軸１４に対向して同軸上に心押軸３０が取り付けられている。参照番号３１は、ワーク軸１４と心押軸３０との間でワークであるダイヤモンド１００を保持するために、心押台２９を付勢する押圧機構を示す。この押圧機構３１は、コイルばねとエアシリンダを組み合わせたもので、コイルばねによって心押台２９が常時ワーク軸１４側に押し付けられるとともに、エアシリンダを作動させエアの圧力を調整して押し付け力を調整することができるようになっている。ワーク軸１４の端面には、図３に示すように、略円錐状に窪む受け溝１４ａが同心に形成されている。

また、心押台ベース２７には切替レバー２８が設けられ、この切替レバー２８を時計回り方向に回すと、心押台２９をワーク軸１４から遠ざかる方向に移動させることができる。また、切替レバー２８を反時計回り方向に回すと、心押台２９をワーク軸１６に向けて移動させることができる。

砥石１８は、ダイヤモンドの微粉末が混入されたカップ形状の砥石である。この砥石１８の端面が砥石面３２になっている。砥石面３２の軸線は、Ｚ軸と平行であり、砥石面３２は鉛直面内を回転する。砥石１８の内径は、図２において心押軸３０の先端から心押台２９の後端までのＡ軸方向の長さよりも長くなっており、砥石１８の中空部３３に対応した位置に心押台２９を配置することができる。このため、心押台２９を砥石１８の中空部３３に入れ込んで配置することができ、心押台２９と砥石１８の砥石面３２が干渉しないようになっている。

次に、本実施形態によるダイヤモンド加工装置を構成する第２の加工装置について説明する。図４は、第２の加工装置の側面図で、図５は第２の加工装置の平面図である。図４、図５において、参照番号５０は、第２の加工装置の全体を示す。参照番号５２は、ベッドを示している。この加工装置５０は、Ｘ軸テーブル５４、コラム５５、サドル５６、ワーク保持軸５８、砥石回転装置６０などから構成されている。

ベッド５２の上面には、砥石回転装置６０とテーブル台６１が設置されている。砥石回転装置６０は、砥石車６２を備えている。この加工装置５０では、砥石車６２を基準にしてこの砥石車６２に対して接近しあるいは離れる方向がＺ軸の方向で、Ｚ軸の方向に直交する方向であって砥石車６２に対して並行する方向がＸ軸で、鉛直方向がＹ軸である。

テーブル台６１の上面には、Ｘ軸方向と平行に延びるＸ軸案内６３ａ、６３ｂが敷設され、Ｘ軸テーブル５４は、このＸ軸案内６３ａ、６３ｂに案内されて移動することができる。そしてＸ軸テーブル５４の上には、Ｚ軸方向と平行に延びるＺ軸案内６４ａ、６４ｂが敷設されており、Ｘ軸テーブル５４に設置されているコラム５５は、Ｚ軸案内２４ａ、２４ｂに沿って移動するようになっている。このコラム５５の正面には、Ｙ軸案内６５ａ、６５ｂを介してサドル５６が鉛直方向に移動可能に取り付けられている。参照番号６６は、Ｘ軸テーブル５４を送るボールねじ機構を駆動するＸ軸サーボモータを示し、参照番号６７がコラム５５を送るボールねじ機構を駆動するＺ軸サーボモータを示し、参照番号６８は、サドル５６を送るボールねじ機構を駆動するＹ軸サーボモータである。

サドル５６には、研削対象のワークとしてダイヤモンド１００を保持するチャック部７０を有するワーク保持軸５８が取り付けられており、次に、このワーク保持軸５８について説明する。

図６は、ワーク保持軸５８の側面を示す図で、図７はワーク保持軸５８の旋回軸部の断面を示す図である。
ワークであるダイヤモンド１００は、チャック部７０の先端部において着脱可能に保持される。このチャック部７０は、ダイヤモンド１００のカット面を割り出す割出手段を構成するカービックカップリング７２（米国グリーソン社の登録商標）と同軸に連結されている。このカービックカップリング７２は、一周３６０°を３２分割して割り出すことができる。図７に示すように、このカービックカップリング７２は、エアシリンダ７３にエアが供給されピストン７３ａが下がると、クランプが外れカービックカップリング７２の下半分とともチャック部７０を１／３２周毎に手動で割り出すことができるようになっている。チャック部７０の先端ではダイヤモンド１００が強固に保持されるようになっている。ダイヤモンド１００の保持は圧入方式によっている。

図６、図７において、参照番号７４は、ワーク保持軸５８の旋回軸を示しており、この旋回軸７４は、Ｘ軸の方向と平行である。サドル５６には、ブラケット７５が取り付けられ、このブラケット７５には、支持ブロック７６が固着されている。この支持ブロック７６の内側にはベアリング７７が取り付けられており、このベアリング７７によって旋回軸７４は回動可能に支承されている。旋回軸７４には、Ｕ字形の継手部材７８が取り付けられており、シリンダ７３の上端部は、この継手部材７８に固定されている。したがって、継手部材７８、エアシリンダ７３、カービックカップリング７２、チャック部７０から構成されるワーク保持軸５８は、一体として旋回軸７４を中心にＹ−Ｚ平面内を旋回できるようになっている。この旋回運動の制御軸がＡ軸である。

図７において、参照番号８０は、旋回軸７４と接続されているＡ軸サーボモータを示している。このロータリエンコーダを内蔵しているＡ軸サーボモータ８０の本体は、支持ブロック７６に固定された枠体７１に取り付けられ、Ａ軸サーボモータ８０の回転軸８０ａは、継手７９を介して旋回軸７４と連結されている。なお、ワーク保持軸５８は、手動による操作で旋回することも可能になっており、参照番号８６は手動操作のときに旋回角度を固定するためのクランパーを示す。

次に、図４、図５において、砥石回転装置６０について説明する。
円盤状の砥石車６２は、同軸に砥石軸８２が連結されており、この砥石軸８２が回転すると、砥石車６２は、水平面（Ｘ−Ｚ平面）内を回転することができる。図２に示されるように、砥石車６２の上面には、円環形の砥石８３が固着されている。この砥石８３には、ダイヤモンドの粉が混入させてある。

図４において、参照番号９０は、数値制御装置を示している。この実施形態では、第２の加工装置５０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸の４軸制御の数値制御工作機械として構成している。

この数値制御装置９０は、宝石類の研削に係る加工プログラムを解析して演算した指令をサーボドライブユニット９２に送り、このサーボドライブユニット９２は、その指令に基づいて、Ｘ軸サーボモータ６６、Ｚ軸サーボモータ６７、Ｙ軸サーボモータ６８、Ａ軸サーボモータ８０を制御する。位置等をフィードバック制御する制御ループについては、図示が省略されている。参照番号９４は、モニターなどの表示部を示している。

また、砥石回転装置６０の砥石軸８２は、砥石モータ８４によって駆動される。この砥石モータ８４は、数値制御装置９０から指令された回転速度で回転する。

本実施形態によるダイヤモンド加工装置は、以上のように構成されるものであり、次に、このダイヤモンド加工装置を使用して実施するダイヤモンドの加工方法について説明する。

本実施形態では、ダイヤモンドのブリリアントカットの構造的な特徴をうまく利用して数値制御による研削加工を行うため、まず、ダイヤモンド１００のブリリアントカットの研削対象の各カット面について説明する。

研削対象のダイヤモンド１００は、図１１に示した５８面体カットのブリリアントカットのダイヤモンドである。図１２は、同じくブリリアントカットをクラウン１の方からみた平面図であり、図１３は、ダイヤモンドのブリリアントカットをパビリオン２の方からみた平面図である。

ダイヤモンドのブリリアントカットは、テーブル４の中心からキューレット６を通る軸線が回転対称軸１１０である。クラウン１のカット面は３２面、パビリオン２には２４面のカット面があり、テーブル４のカット面が１面、キューレット６のカット面が１面で、合計５８面である。

図１２に示すように、ブリリアントカットのクラウン１のカット面は、その形および配置から区別すると、カット面ａ、カット面ｂ、カット面ｃ、カット面ｄの四種類のカット面からなっていることがわかる。このうち、カット面ａは、クラウン１の外周に配列しており回転対称軸１１０に関して４５°ずつ対称に８面ある。カット面ｂは、同じくカット面ａに隣接するようにして回転対称軸１１０に関して４５°ずつ対称に８面ある。カット面ｃは、カット面ａとカット面ｂの間に回転対称軸１１０に関して４５°ずつ８面ある。カット面ｄは、隣り合うカット面ｃの間に回転対称軸１１０に関して４５°ずつ８面がある。したがって、ブリリアントカットのクラウン１のカット面については、回転対称軸１１０についてカット面ａ〜ｄのそれぞれの種類毎に１／８ずつ回すことで割り出すことができる。

次に、図１３において、ブリリアントカットのパビリオン２のカット面についてみると、パビリオン２では、カット面ｅ、カット面ｆ、カット面ｇの三種類のカット面からなる、各カット面ｅ〜ｇはそれぞれ８面ずつ回転対称軸１１０に関して４５°ずつ対称である。したがって、パビリオン２のカット面についても、回転対称軸１１０について種類毎に１／８ずつ回すことで割り出すことができる。

本発明の加工方法は、荒削りにより加工されたダイヤモンド１００を加工対象として、ガードル３の研削する加工工程と、パビリオン２、クラウン１およびテーブル４を研削して仕上げる加工工程とからなっている。

そこで、ガードル３の研削加工について、図２並びに図３を参照して説明する。ワークであるダイヤモンド１００としては、前工程の荒削りにおいてテーブル４が加工の仮基準面とできる程度の精度に研削されているものが用いられる。

まず、図２において、ワーク軸回転装置１６のワーク軸１４と心押台２９の心押軸３０との間にダイヤモンド１００を配置する。そして切替レバー２８を反時計回り方向に回し、心押台２９を心押台ベース２７上のガイド２７ａに沿ってワーク軸１４側に向かって移動させる。これにより、ダイヤモンド１００はワーク軸１４と心押軸３０との間で挟持される。

図３に示されるように、このとき心押軸３０の平坦な端面３０ａは、ダイヤモンド１００のテーブル４に当接し、これによってダイヤモンド１００の仮基準面となるテーブル４を心押軸３０に垂直となるように位置決めすることができる。同時に、ダイヤモンド１００のパビリオン２はワーク軸１４の端面に設けられた略円錐状に窪む受け溝１４ａに受容されるので、ダイヤモンド１００の回転対称軸１１０がワーク軸１４および心押軸３０の軸心に一致する。したがって、微妙な調整をしなくても簡単に、ダイヤモンド１００のテーブル４を仮基準面としてダイヤモンド１００の位置決めを正確に行うことができる。なお、押圧機構３１のエアシリンダを作動させエアの圧力を調整すれば、心押軸３０の押し付け力を調整することができる。

次に、制御装置２１からの指令により数値制御されたワーク軸回転装置１４のＡ軸サーボモータ２４に駆動されてワーク軸１４が回転する。そしてワーク軸１４、ダイヤモンド１００、心押し軸３０が一体になって回転する。

そこで、Ｚ軸移動により砥石１８を送り、砥石１８の砥石面３２をダイヤモンド１００のガードル３に当接させる。また、Ｘ軸テーブル１２のＸ軸移動により、ダイヤモンド１００を砥石面３２の幅相当分の距離を往復移動させる。そして、Ｚ軸移動により所定の切り込み量で砥石１８を送ることにより、砥石面３２を全体的に利用しながらダイヤモンド１００のガードル３を研削することができる。

なお、Ｘ軸の往復移動の間、心押台２９は砥石１８の中空部３３に入り込めるようになっているため、心押台２９と砥石１８との干渉を防止することができる。したがって、砥石１８との干渉を避けるため、ワーク軸１４または心押軸４１を細長くしたり、心押台３０を薄くする必要もないので、ダイヤモンド１００を安定して保持でき、ダイヤモンド１００のガードル３を精度良く加工することができる。

次に、パビリオン２、クラウン１およびテーブル４を研削して仕上げる加工工程について説明する。この加工工程は、図４乃至図８の第２加工装置５０を使用して以下のように行われる。

まず、ワークであるダイヤモンド１００は、図６に示されるように、回転対称軸１１０がカービックカップリング７２の中心線とが一致すように、チャック部７０の先端部に保持される。この場合、前工程でダイヤモンド１００のガードル３を仕上げてあるので、正確に位置決めすることができる。

図８において、ワーク保持軸５８が旋回すると、これにより、ダイヤモンド１００の研削すべき特定のカット面が砥石車６２上の砥石８３の表面に対して平行になる。また、テーブル５４はＸ軸移動し、コラム５５は、テーブル５４上をＺ軸移動し、これにより、ダイヤモンド１００の位置は砥石８３上の所定の位置に位置決めされる。

ここで、ダイヤモンド１００のパビリオン２（クラウン１の各カット面ａ〜ｄについても同様である）の研削では、図９において、カット面ｅを研削する場合と、カット面ｆを研削する場合、カット面ｇを研削する場合とで、各カット面ｅ〜ｇを砥石８３の表面に平行にしたときのワーク保持軸５８の旋回角度θはそれぞれ異なる（本明細書において、ダイヤモンドのカット面に合わせてワーク保持軸５８の旋回角度を合わせることをカット面の設定と定義する）。

したがって、カット面ｅ〜ｇのいずれを研削するかによって、ワーク保持軸５８の旋回角度θが変わってくると、当然、ダイヤモンド１００のＺ軸上の位置が変わってくることになるが、あらかじめダイヤモンド１００のブリリアントカットの設計データに基づいて、各カット面について旋回角度θ、Ｚ軸上の位置は計算されている。

次に、第２の加工装置５０において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上でのダイヤモンド１００を研削する位置について説明する。
ここで、図１０は、砥石車６２の砥石８３上での研削位置の例を示している。この実施形態では、４５°づつ対称に位置するＰ1からＰ8まで８箇所について、前もって試行的に研削を行って研削抵抗を測定し、これらのうち、研削抵抗の小さい方向に送りながら研削できる位置を確認しておく。そこで、例えば、研削位置Ｐ1において、Ｘ軸方向に送りながら研削すると研削抵抗が小さいとわかったとする。

以上のようなダイヤモンド１００を研削する位置の他、ダイヤモンド１００の研削の数値制御に必要なデータとしては、主なものとしてＹ軸方向の切り込み量Δｙ、砥石８３の表面を幅方向にダイヤモンド１００を往復させるＸ軸方向の移動量並びにその送り速度、砥石車６２の回転速度などの数値データを用いて加工プログラムを作成し、この加工プログラムを数値制御装置９０で実行することにより、以下のようにダイヤモンド１００のパビリオン２の研削を半自動で行うことができる。

この実施形態では、ダイヤモンド１００のパビリオン２の各カット面ｅ〜ｇでは、カット面ｅを８面すべてを最初に研削してから、カット面ｆ、カット面ｇの順番で進めるものとしている。

まず、加工プログラムを実行すると、数値制御装置９０により制御されて、まずＡ軸サーボモータ８０が起動され、ワーク保持軸５８は旋回角度θがその指令値に一致するまで旋回し、カット面角度の設定が行われる。以後、この旋回角度を保持する。また、テーブル５４、コラム５５、サドル５６が移動し、上述したように、ワーク保持軸５８の先端のダイヤモンド１００は図８に示す砥石８３の中心部上方の研削待機位置に位置決めされる。さらに、砥石回転装置６０も同時に起動され、砥石車６２は所定の回転数で回転を開始する。

次いで、ワーク保持軸５８のチャック部７０に保持されているダイヤモンド１００のカット面ｅが砥石８３で研削される位置まで、Ｙ軸移動によりサドル５６が下降する。そして、次のようなＸ軸移動による送りを行う。

図１０において、研削加工の間、砥石車６２は回転しており、ダイヤモンド１００は、機械座標系上でＸ軸方向すなわち砥石車６２の半径方向に砥石８３の幅を横断するように位置（ｊ）から位置（ｉ）の間を往復する。そして、このダイヤモンド１００が１往復する間に、砥石８３の全面がダイヤモンド１００に当たるように、数値制御装置９０で砥石車６２の回転速度およびダイヤモンド１００の送り速度を指令して研削を行う。このような回転数、送り速度は、砥石８３の砥石面の面積や、ダイヤモンド１００のカット面の面積などによって違ってくるので、前もって試行的な研削を行って、回転数、送り速度の最適な値を求めておく。

以後、ダイヤモンド１００は、そのカット面ｅが砥石８３の表面に接触しながら砥石８３を幅方向に横断するようにＸ軸方向に往復し、１往復する間に砥石８３の全面がダイヤモンド１００にあたるようになる。そして、この往復動を続けながら微少な切り込み量Δｙだけサドル５６を下降させることで、最初の面のカット面ｅを研削することができる。

以上のようなＸ軸方向の送りは、研削抵抗の少ない送り方向に相当するので、研削の効率を高めることができる。しかも、ダイヤモンド１００は砥石車６２の砥石８３に一様に当たるようになるので、片減り並びに片減りに起因する精度低下を未然に防ぐことができる。

なお、図１０において、研削位置Ｐ4での試行研削により、ここが研削抵抗の小さい方向であるとわかったときには、Ｚ軸とＸ軸の合成送りにより、砥石８３内側の位置（ｊ’）から外側の位置（ｉ’）の間を往復させ、同じようにして、ダイヤモンド１００が１往復する間に、砥石８３の全面がダイヤモンド１００に当たるように、数値制御装置９０で砥石車６２の回転数およびダイヤモンド１００の送り速度を指令して研削を行えばよい。

こうして最初の面のカット面ｅの研削が終了したら、サドル５６とともにワーク保持軸５８は待機位置まで上昇し、ダイヤモンド１００は砥石８３から逃げる。

その後、カービックカップリング７２のエアシリンダ７３にエアを供給して、手動でチャック部７０を１／８回転だけ回すと、研削の終わった面の次のカット面ｅの面が砥石８３の表面と平行になり次のカット面を割出を行うことができる。そして、エアをオフにしてカービックカップリング７２を固定する。その後、最初のカット面と同じ動作がカット面ｅの全８面について繰り返される。

このようにしてダイヤモンド１００のカット面ｅの全８面の研削が終了したら、再度、サドル５６とともにワーク保持軸５８は待機位置まで上昇する。そして、パビリオン２のカット面ｆに対応する旋回角度の指令に基づいてＡ軸サーボモータ８０が制御され、カット面ｆのうち最初の面が砥石６２の表面と平行になるように、ワーク保持軸５８が旋回する。以下、カット面ｅの場合と同様にカット面ｆの全８面について研削とカット面割出を繰り返して行えばよい。

ダイヤモンド１００のパビリオン２において、残ったカット面ｇの研削についても、同様であり、説明の繰り返しを避けるために説明は省略する。

ダイヤモンド１００のクラウン１の各カット面ａ〜ｄについても、ワーク保持軸５８のチャック部７０の先端からクラウン１が突き出るように図９とは逆向きにダイヤモンド１００を保持し、パビリオン２と全く同じようにして研削することができる。

最後に残ったダイヤモンド１００のテーブル４については、カット面は１面だけであり、しかもこのカット面は、回転対称軸１１０と垂直である。したがって、クラウン１の各カット面すべての研削が完了してから、ワーク保持軸５８を砥石８３の表面に対して垂直に固定すれば、割出をすることが必要なく研削することができる。

本発明の一実施形態によるダイヤモンド加工装置を構成する第１の加工装置を示す正面図。 同第１の加工装置の要部を示す正面図。 同第１の加工装置においてワーク軸と心押軸の間でダイヤモンドを保持した状態の説明図。 本発明の一実施形態によるダイヤモンド加工装置を構成する第２の加工装置の側面図。 同第２の加工装置の平面図。 同第２の加工装置の備えるワーク保持軸を示す側面面図。 同ワーク保持軸の旋回軸部を示す一部切り欠き側面図。 同ワーク保持軸が加工待機位置に旋回した状態の側面図。 本発明の加工方法の一実施形態によるダイヤモンドのブリリアントカットにおけるパビリオンの研削を示す説明図。 砥石車に対するダイヤモンドの研削位置および送り運動の例を示す図。 ダイヤモンドのブリリアントカットの説明図。 ダイヤモンドのブリリアントカットをクラウンの方からみた平面図。 ダイヤモンドのブリリアントカットをパビリオンの方からみた平面図。

符号の説明

１ クラウン
２ パビリオン
３ ガードル
４ テーブル
５ ベゼル
６ キューレット
１０ 第１の加工装置
１１ ベッド
１２ Ｘ軸テーブル
１４ ワーク軸
１６ ワーク軸回転装置
１８ 砥石
２０ 砥石回転装置
２９ 心押台
３０ 心押軸
５０ 第２の加工装置
５２ ベッド
５４ Ｘ軸テーブル
５５ コラム
５６ サドル
５８ ワーク保持軸
６０ 砥石回転装置
６２ 砥石車
６６ Ｘ軸サーボモータ
６７ Ｚ軸サーボモータ
６８ Ｙ軸サーボモータ
７０ チャック部
７２ カービックカップリング（割出手段）
７４ 旋回軸
８０ Ａ軸サーボモータ
８２ 砥石軸
８３ 砥石
１００ ワーク（ダイヤモンド）
１１０ 回転対称軸

Claims (4)

1. クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドを研削により仕上げるダイヤモンドの加工方法であって、
   予め粗加工されたダイヤモンドのテーブルを位置決めのための仮の基準面と設定し、ワーク軸と心押軸とカップ状の砥石を有する第１の加工装置を用い、前記ワーク軸と心押軸との間で、前記ダイヤモンドを前記基準面を利用して同軸に保持し、ワーク軸を回転させながら砥石でガードルを研削する第１の研削工程と、
   ワーク保持軸に割出手段を有する第２の加工装置を用い前記ダイヤモンドをその回転対称軸が同軸になるようにワーク保持軸に保持し、パビリオンおよびクラウンの各カット面を割り出しながらカット面を砥石で研削し、最後にテーブルを仕上げる第２の研削工程と、
   からなることを特徴とするダイヤモンドの加工方法。
2. クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドをワークにして、前記ガードルを研削するダイヤモンドの加工方法であって、
   予め粗加工されたダイヤモンドのテーブルを位置決めのための仮の基準面と設定し、ワーク軸と心押軸とカップ状の砥石を有する第１の加工装置を用い、前記ワーク軸と心押軸との間で、前記ダイヤモンドを前記基準面を利用して同軸に保持し、ワーク軸を回転させながら前記砥石でガードルを研削することを特徴とするダイヤモンドの加工方法。
3. クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドを研削により仕上げるダイヤモンドの加工装置であって、
   ベッド上をＺ軸方向に移動しカップ状の砥石を有する砥石回転装置と、ワーク軸と該ワーク軸に対向する心押軸を有し、ダイヤモンドの前記テーブルを位置決めのための仮の基準面して前記ダイヤモンドを前記ワーク軸と心押軸との間で同軸に保持する心押台とを有し、ベッド上をＸ軸方向に移動するワーク軸回転装置とを備え、ダイヤモンドのガードルを研削する第１の加工装置と、
   円盤状の砥石車と、この砥石車を水平面内で回転させる砥石軸を有する砥石回転装置と、ベッド上をＸ軸方向に移動するＸ軸テーブルと、前記Ｘ軸テーブル上をＺ軸方向に移動するコラムと、前記コラムの案内に沿って鉛直のＹ軸方向に移動するサドルと、チャック部に保持されるダイヤモンドのカット面を割り出す割出手段を有し前記サドルに旋回軸Ａ軸を介して取り付けられたワーク保持軸とを備え、ダイヤモンドのクラウン、パビリオンおよびテーブルを研削する第２の加工装置と、
   からなることを特徴とするダイヤモンドの加工装置。
4. クラウン、パビリオン、テーブルおよびガードルを構成部分とする多面体カット構造のダイヤモンドをワークにして、前記ガードルを研削するダイヤモンドの加工装置であって、
   ベッド上をＺ軸方向に移動しカップ状の砥石を有する砥石回転装置と、
   ワーク軸と該ワーク軸に対向する心押軸を有し、ダイヤモンドの前記テーブルを位置決めのための仮の基準面して前記ダイヤモンドを前記ワーク軸と心押軸との間で同軸に保持する心押台とを有し、前記ベッド上をＸ軸方向に移動するワーク軸回転装置と、
   を備えたことを特徴とするダイヤモンドの加工装置。

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