JP5381123B2 - 半球面成形装置及び成形工具 - Google Patents

Description

本発明は、柱状形状の被加工物の先端部及び当該先端部の周囲を半球面状に成形する半球面成形装置、及び当該半球面成形装置で用いる成形工具に関する。

近年のデジタルカメラ、カメラ付携帯端末装置、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）等に用いられている光学レンズは、超硬金型を用いたレンズ用金型によってプレス加工で生産されている。
レンズ用金型は、非常に高い形状精度と表面精度が要求され、図６に示すような超精密加工機である工作機械１を用いて製造されており、例えば直径約３［ｍｍ］、最大接線角約７０［度］の小径、且つ深い非球面凹形状に形成され、更なる高精度化の要求が高まっている。
超硬金型のレンズ用金型の研削方法としては、先端を球面（半球面）に成形した砥石をＸ軸とＹ軸の同時２軸制御によって制御し、砥石の先端の半球面の外周面が金型の設計形状を描くように砥石を移動させて研削する、円弧包絡パラレル研削法が挙げられる。この方法では砥石の輪郭形状が金型に転写されるため、砥石の輪郭形状の精度が金型の精度に大きく影響する。

ここで、砥石の先端部及び先端部の周囲を高精度に半球面状に成形する方法としては図７の例に示すように、カップ型ツルアを用いたカーブジェネレータツルーイング方法が挙げられる。
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、円柱状空間が形成されたカップ穴ＰＫ１を有し、カップ穴ＰＫ１を構成している内壁縁部を用いて被加工物Ｗ（この場合、砥石）の先端部及び先端部の周囲を半球面に成形する、従来のカップ型ツルアＰＴ１の斜視図と断面図の例を示している。
また、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、頂角９０度の円錐状空間が形成されたＶテーパ穴ＰＫ２を有し、Ｖテーパ穴ＰＫ２にて形成されている円錐の内面を用いて被加工物Ｗ（この場合、砥石）の先端部及び先端部の周囲を半球面に成形する、従来のカップ型ツルアＰＴ２の斜視図と断面図の例を示している。

図６の例に示す工作機械１に、図７の例に示すカップ型ツルアＰＴ１（またはＰＴ２）を取り付け、被加工物Ｗ（この場合、砥石）の先端を球面に成形する場合、工作機械１の主軸４０の先端にカップ型ツルアＰＴ１（またはＰＴ２）を取り付ける（図６に記載されている符号Ｔをカップ型ツルアＰＴ１と交換する）。そして被加工物Ｗをモータ１０の先端に取り付ける。
なお、図６（Ａ）は工作機械１の側面図を示しており、図６（Ｂ）は工作機械１の平面図を示している。また図６（Ａ）及び（Ｂ）においてＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を示しており、Ｙ軸は鉛直方向（上向き）を示している。
主軸４０は、先端部に取り付けたカップ型ツルアＰＴ１をＣ軸回りに回転させる（Ｃ軸回転中心線はＺ軸と平行である）。また主軸４０は、Ｚ軸方向に往復移動可能なＺ軸方向移動手段５０に載置されている。またＺ軸方向移動手段５０は、Ｘ軸方向に往復移動可能なＸ軸方向移動手段６０に載置されている。更にＸ軸方向移動手段６０は、基台２の天板上に載置されている。
モータ１０は、先端部に取り付けた被加工物Ｗをモータ軸回りに回転させる（モータ軸は水平方向に設定されている）。またモータ１０は、Ｂ軸回りに旋回可能なＢ軸旋回手段２０に載置されている（Ｂ軸回転中心線はＹ軸と平行である）。またＢ軸旋回手段２０は、Ｙ軸方向に往復移動可能なＹ軸方向移動手段３０に載置されている。更にＹ軸方向移動手段３０は、基台２の側面に取り付けられている。
そして工具回転軸ＴＺ（この場合、Ｃ軸）と、被加工物回転軸ＷＺ（この場合、モータ１０の軸）とが交差するようにＹ軸方向移動手段３０を調整し、工具回転軸ＴＺと被加工物回転軸ＷＺとの角度がＷθ（図７（Ｂ）、図７（Ｄ）参照）となるようにＢ軸旋回手段２０を調整し、Ｘ軸方向移動手段６０及びＺ軸方向移動手段５０を調整してカップ型ツルアＰＴ１（またはＰＴ２）にて被加工物Ｗの先端を半球面に成形する。

ここで、特許文献１に記載された従来技術には、円柱状空間を有するカップ型ツルアを用いて砥石を球面形状に成形し、更に、砥石とカップ型ツルアとの間にスラリを介在させて砥石の結合材を除去して砥石を目立てする、砥石の成形方法が開示されている。

特開２００１−２６００２３号公報

図７（Ａ）、（Ｂ）及び特許文献１に記載された従来技術の例に示す円柱状空間を有するカップ型ツルアＰＴ１を用いて砥石の先端を球面状に形成するカーブジェネレータツルーイング方法では、ツルーイング可能な砥石外周の輪郭の角度範囲Ｐθ（図７（Ｂ）参照）は、砥石の先端の球面の半径Ｒとカップ型ツルアＰＴ１の内径ｄによって決定され、以下の（式１）にて表される。なお、図７（Ｂ）においてＯｃは被加工物Ｗの先端の球面の中心を示している。
Ｒ＝ｄ／（２＊ｓｉｎ（Ｐθ）） （式１）
例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）で用いる光学レンズを製造するためのレンズ用金型を製作する砥石の場合、砥石の直径は約２［ｍｍ］程度であり、広い使用範囲（図７（Ｂ）における角度範囲Ｐθ１）が必要である。
例えば直径２［ｍｍ］の砥石の先端の球面形状の角度範囲Ｐθ１を７０度以上（且つ９０度以下）となるようにツルーイングするには、カップ型ツルアＰＴ１の内径ｄを１．９［ｍｍ］〜２．０［ｍｍ］の範囲にしなければならず、このサイズで高精度に穴加工を行うのは非常に困難である。

また、図７（Ｃ）、（Ｄ）の例に示す頂角９０度の円錐状空間を有するカップ型ツルアＰＴ２を用いて砥石の先端を球面に形成するカーブジェネレータツルーイング方法では、図７（Ｄ）に示すように被加工物Ｗの側面とカップ型ツルアＰＴ２の内壁とが平行となるようにして、被加工物Ｗの先端と側面とをカップ型ツルアＰＴ２の内壁に同時に接するようにすることで、被加工物Ｗの先端を半球形状に成形する。図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すカップ型ツルアＰＴ２を用いて砥石の先端を球面に成形する場合、径の異なる砥石であっても球面形状の角度範囲Ｐθ１が９０度となるようにツルーイングできるが、高精度で小径の円錐穴加工は、小径の円柱穴加工よりも更に困難である。特に、円錐穴の頂角部の近傍に「だれ」が発生し易く、「だれ」が発生した場合、この部分を用いた高精度の球面ツルーイングができなくなる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、径の異なる種々の被加工物（例えば砥石）の先端を、より広い角度範囲で、より高精度に、より容易に、半球面に成形することができる半球面成形装置及び成形工具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの半球面成形装置である。
請求項１に記載の半球面成形装置は、略柱状形状の被加工物を保持して当該被加工物の長手方向に設定された被加工物回転軸回りに前記被加工物を回転させる被加工物回転手段と、前記被加工物の先端部の周囲を成形する成形工具と、前記成形工具を工具回転軸回りに回転させる工具回転手段と、前記被加工物と前記成形工具とが近づく方向に、前記被加工物と前記成形工具との少なくとも一方を移動させることが可能な移動手段と、を備えた半球面成形装置である。
前記成形工具は、平面状の研削面を有しており、前記研削面は、前記工具回転軸に対して９０度未満の所定角度を有するように保持されているとともに前記工具回転軸回りに回ることで円錐状の内面となる研削回転面を形成する。
そして前記被加工物回転軸は、前記工具回転軸を含む面内に設定されているとともに前記研削回転面と直交するように設定されており、前記工具回転軸回りに回転する前記成形工具と、前記被加工物回転軸回りに回転する前記被加工物と、の少なくとも一方を互いに近づく方向に移動させて、前記被加工物の先端部と当該先端部の周囲における前記被加工物の側面とを前記研削回転面に接触させて前記被加工物の先端部の周囲を半球面状に成形する。
そして前記成形工具は、前記工具回転軸回りに回転する工具ベースと、前記研削面を有して前記工具ベースの所定の面に固定される研削面保持部材と、にて構成されており、前記研削面保持部材が固定される前記工具ベースの所定の面である保持部材固定面は、前記工具回転軸に直交する面であり、前記研削面保持部材は、前記研削面のいずれかの位置が前記工具回転軸と交差するように前記保持部材固定面上を移動することで前記工具回転軸に対する前記研削面の角度を変えることなく移動し、移動先で固定可能となるように構成されている。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの半球面成形装置である。
請求項２に記載の半球面成形装置は、請求項１に記載の半球面成形装置であって、前記工具回転軸に対する前記研削面の角度である所定角度が４５度に設定されている。

また、本実施の形態に記載の半球面成形装置では、前記成形工具は、前記研削面に対する前記工具回転軸の相対的な位置が移動可能となるように構成されている。

また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの成形工具である。
請求項３に記載の成形工具は、成形対象物を研削する研削面を有し、工具回転軸回りに回転するように保持される成形工具において、前記研削面は平面状であり、前記成形工具は、前記工具回転軸に対して前記研削面が９０度未満の所定角度を有するように保持されているとともに、前記工具回転軸回りに回ることで円錐状の内面となる研削回転面を形成する。
そして前記成形工具は、前記工具回転軸回りに回転する工具ベースと、前記研削面を有して前記工具ベースの所定の面に固定される研削面保持部材と、にて構成されており、前記研削面保持部材が固定される前記工具ベースの所定の面である保持部材固定面は、前記工具回転軸に直交する面であり、前記研削面保持部材は、前記研削面のいずれかの位置が前記工具回転軸と交差するように前記保持部材固定面上を移動することで前記工具回転軸に対する前記研削面の角度を変えることなく移動し、移動先で固定可能となるように構成されている。

また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの成形工具である。
請求項４に記載の成形工具は、請求項３に記載の成形工具であって、前記工具回転軸に対する前記研削面の角度である所定角度が４５度に設定されている。

また、本実施の形態に記載の成形工具は、前記研削面に対する前記工具回転軸の相対的な位置が移動可能となるように構成されている。

請求項１に記載の半球面成形装置を用いれば、工具回転軸に対して９０度未満の所定角度に保持した平面状の研削面を工具回転軸回りに回転させることで、円錐の内面の形状となる研削回転面を形成する。
従って、図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示す従来のカップ型ツルアＰＴ２と同様に円錐穴形状を有する研削面（研削回転面）を得ることができるが、平面の砥石面を回転させればよいので、円錐穴形状の製作が非常に容易であるとともに、円錐穴の頂角近傍の「だれ」も発生しにくく、より高精度に円錐穴を製作することができる。
また、図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示したカップ型ツルアＰＴ２と同様に使用することができるので、種々の径の被加工物の先端を半球面に成形することができる。

また、請求項２に記載の半球面成形装置によれば、所定角度Ｔθを４５度に設定することで、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように先端に形成した半球面の角度範囲Ｐθ１を図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示したカップ型ツルアＰＴ２と同様、約９０度とすることができるので、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示したカップ型ツルアＰＴ１よりも広い角度範囲で半球面を成形することができる。

また、請求項１に記載の半球面成形装置によれば、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、摩耗した点ＴＷａ、ＴＷｂ（Ｏ）を有する研削回転面を、摩耗していない点ＴＷａ、ＴＷｂを有する研削回転面へと容易に変更することができるので、成形工具の寿命をより長くすることができる。

請求項３に記載の成形工具を用いれば、工具回転軸に対して９０度未満の所定角度に保持した平面状の研削面を工具回転軸回りに回転させることで、円錐の内面の形状となる研削回転面を有する成形工具（図２（Ａ）及び（Ｂ）の符号Ｔ、図５（Ａ）及び（Ｂ）の符号Ｔを参照）を容易に得ることができる。また、円錐穴の頂点位置となる点ＴＰの近傍の「だれ」も発生しにくい。

また、請求項４に記載の成形工具によれば、所定角度Ｔθを４５度に設定することで、頂角が９０度の円錐穴の研削面を有し、約９０度の角度範囲Ｐθの半球面を形成することができる成形工具を容易に得ることができる。

また、請求項３に記載の成形工具によれば、成形工具の寿命をより長くすることができる。

本発明の成形工具Ｔの一実施の形態の外観を説明する図である。 成形工具Ｔを用いて被加工物Ｗの先端部及びその周囲を半球面に成形する方法について説明する図である。 成形工具Ｔの寿命を長くする方法について説明する図である。 被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交しない場合の例を説明する図である。 被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交するが、研削回転面を形成する円錐穴の頂角が９０度でない場合の例を説明する図である。 半球面成形装置１（工作機械１）の例を説明する図である。 従来の成形工具（カップ型ツルアＰＴ１、ＰＴ２）と、被加工物Ｗの先端及びその周囲を半球面に成形する従来の方法を説明する図である。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の半球面成形装置１（図６参照）で用いる成形工具Ｔの一実施の形態における概略外観図を示している。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載してある全ての図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交している。また、図１（Ａ）は成形工具Ｔの斜視図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＢＢ方向から見た成形工具Ｔを示し、図１（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＣＣ方向から見た成形工具Ｔを示している。

●［成形工具Ｔの構成（図１）］
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、成形工具Ｔは、半球面成形装置１（図６参照）の主軸４０（工具回転手段に相当）に接続されて工具回転軸ＴＺ回りに回転する工具ベースＴＢと、平面状の研削面ＴＭを工具回転軸ＴＺに対して９０度未満の所定角度Ｔθに保持する研削面保持部材ＴＨにて構成されている。
ここで、研削面ＴＭと工具回転軸ＴＺとの交点を点ＴＰとした場合、成形工具Ｔを工具回転軸ＴＺ回りに回転させると、研削面ＴＭによって、点ＴＰを頂点とする円錐穴が形成される。そして、当該円錐穴の内面は研削回転面を形成し、当該研削回転面は、図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示す従来のカップ型ツルアＰＴ２と同様である。
従来のカップ型ツルアＰＴ２との違いは、予め円錐穴を円錐形状に形成する必要がなく、平面状の研削面ＴＭを回転させて円錐穴を形成する点である。このため、円錐穴の形成（製造）が非常に容易であるとともに、円錐穴の頂点位置の近傍における「だれ」（形状の誤差）も発生しにくい。

●［成形工具Ｔを用いて被加工物Ｗの先端を半球面に成形する方法（図２、図６）］
次に、図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、成形工具Ｔを用いて被加工物Ｗの先端を半球面に成形する方法について説明する。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）では、工具回転軸ＴＺに対する研削面ＴＭの傾斜角である所定角度Ｔθが４５度に設定されている場合の例を示している。
所定角度Ｔθが４５度に設定されている場合、工具回転軸ＴＺ回りに成形工具Ｔを回転させると、点ＴＰを頂点とする円錐穴に形成される研削回転面の頂角は９０度となる。

なお、図６の例に示す半球面成形装置１の構成については既に説明しているので説明を省略するが、図６に示す半球面成形装置１の主軸４０の先端に成形工具Ｔを取り付け、モータ１０の先端に被加工物Ｗ（例えば砥石）を取り付ける。
この場合、半球面成形装置１は、工具回転軸ＴＺ（図６の例ではＣ軸に相当）回りに成形工具Ｔを回転させることが可能である。また、被加工物Ｗの回転軸である被加工物回転軸ＷＺ（図６の例ではモータ１０の回転軸に相当）回りに被加工物Ｗを回転させることが可能である。また、半球面成形装置１のＹ軸方向移動手段３０を調整することで工具回転軸ＴＺと被加工物回転軸ＷＺとが交差するように設定することが可能であり（この場合、被加工物回転軸ＷＺは工具回転軸ＴＺを含む面内にある）、続いてＢ軸旋回手段２０を調整することで工具回転軸ＴＺに対する被加工物回転軸ＷＺの傾斜角度Ｗθを設定することが可能である。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、柱状形状の被加工物Ｗの径Ｒにかかわらず、被加工物Ｗの先端と側面とが同時に研削回転面（円錐穴）に接するように、被加工物Ｗの先端の点ＴＷａにて被加工物回転軸ＷＺが研削回転面に直交するように、被加工物回転軸ＷＺの方向を設定する。この場合、工具回転軸ＴＺに対して研削面ＴＭの傾斜角度（所定角度Ｔθ）が４５度に設定されているので、工具回転軸ＴＺに対して被加工物回転軸ＷＺの傾斜角度Ｗθを４５度に設定する。
そして、半球面成形装置１のＸ軸方向移動手段６０とＺ軸方向移動手段５０を調整して、被加工物Ｗの先端（図２（Ａ）及び（Ｂ）における点ＴＷａ）と側面（図２（Ａ）及び（Ｂ）における点ＴＷｂ）とが同時に研削回転面（円錐穴）に接するように、成形工具Ｔの位置を調整する。

以上により、被加工物Ｗの先端部から先端部の周囲を、半径Ｒの半球面に成形することができる。なお、半径Ｒの長さは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、被加工物Ｗの側面と研削回転面との接点である点ＴＷｂから被加工物回転軸ＷＺまでの距離である。
また、工具回転軸ＴＺに対する研削面ＴＭの傾斜角度である所定角度Ｔθが４５度である場合、半球面Ｃ１の角度範囲Ｐθは９０度である。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す中心Ｏｃは半球面Ｃ１の中心であり、被加工物回転軸ＷＺ上にある。また、被加工物Ｗの側面と研削回転面との接点である点ＴＷｂを通り、研削回転面に直交する垂線を下ろすと当該垂線は中心Ｏｃを通る。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、被加工物Ｗの径Ｒ（半径Ｒ）にかかわらず、被加工物Ｗの先端部及び先端部の周囲を半球面に成形することができる。

●［成形工具Ｔの長寿命化（図３）］
図３（Ａ）に示すように、成形工具Ｔの研削面ＴＭにおいて、被加工物Ｗを実際に研削するのは工具回転軸ＴＺと研削面ＴＭとの交点である点ＴＰを通るエリアＡ２の直線部分である。この直線部分は、成形工具Ｔを回転させて形成した円錐穴と研削面ＴＭとが接する位置である。そして、当該直線上において点ＴＷａ、ＴＷｂから点ＴＰ付近までのエリアＡ１の直線部分が半球面の研削に使用される。

研削面ＴＭにおける点ＴＰを通る直線部分が、被加工物Ｗの研削によって摩耗した場合、研削面ＴＭにおける未使用領域が、点ＴＰを通る直線上に位置するようにすればよい。
そこで、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、研削面保持部材ＴＨが、工具ベースＴＢに対して、移動できるように構成し、移動先で固定できるように構成する。なお、図３（Ｂ）及び（Ｃ）において、点ＴＰ（Ｏ）は移動前の点ＴＰを示し、点ＴＰは移動後の点ＴＰを示しており、同様に点ＴＷａ、ＴＷｂ（Ｏ）は移動前の点ＴＷａ、ＴＷｂを示し、点ＴＷａ、ＴＷｂは移動後の点ＴＷａ、ＴＷｂを示している。
例えば、工具ベースＴＢには溝が形成されており、研削面保持部材ＴＨは、当該溝に沿って移動可能に構成されており当該溝の任意の位置でネジ等にて固定できるように構成されている。この場合、研削面ＴＭに対する工具回転軸ＴＺの相対的な位置が移動可能である（工具回転軸ＴＺは、点ＴＰ（Ｏ）を通る位置から点ＴＰを通る位置に移動する）。
これにより、成形工具Ｔの寿命をより長くすることができる。

●［被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交しない場合（図４）］
次に図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交しない場合の例について説明する。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）において研削回転面を形成している円錐穴の頂点である点ＴＰの位置では、円錐の頂角が９０度（研削面ＴＭの傾斜角度である所定角度Ｔθが４５度）の場合の例を示している。
図４（Ａ）の例では、被加工物回転軸ＷＺは、工具回転軸ＴＺを含む面内にあり、工具回転軸ＴＺに対する傾斜角度Ｗθが４５度より大きい場合を示している。この場合、被加工物Ｗの先端を点ＴＷａの位置で研削回転面に当接させるとともに、被加工物Ｗの側面を点ＴＷｂの位置で研削回転面に当接させると、被加工物Ｗの先端部及びその周囲は理想的な半球面であるＣ１に対して先端部に平面部ＦＭが形成され、当該個所では半球面が形成されない。なお、被加工物Ｗと研削面ＴＭとが干渉する位置では被加工物Ｗの径を小さくしている。

また、図４（Ｂ）の例では、被加工物回転軸ＷＺは、工具回転軸ＴＺを含む面内にあり、工具回転軸ＴＺに対する傾斜角度Ｗθが４５度より小さい場合を示している。この場合、被加工物Ｗの先端を点ＴＷａの位置で研削回転面に当接させるとともに、被加工物Ｗの側面を点ＴＷｂの位置で研削回転面に当接させると、被加工物Ｗの先端部及びその周囲は理想的な半球面であるＣ１に対して先端部に平面部ＦＭが形成され、当該個所では半球面が形成されない。

●［被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交するが、研削回転面を形成する円錐穴の頂角が９０度でない場合（図５）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、被加工物回転軸ＷＺが研削回転面と直交するが、研削回転面を形成する円錐穴の頂角が９０度でない場合（研削面ＴＭの傾斜角度である所定角度Ｔθが４５度でない場合）について説明する。
図５（Ａ）の例は所定角度Ｔθが４５度よりも大きい場合の例を示しており、被加工物回転軸ＷＺは、工具回転軸ＴＺを含む面内にあり、工具回転軸ＴＺに対する傾斜角度Ｗθは、研削回転面との接点である点ＴＷａにおいて被加工物回転軸ＷＺと研削回転面とが直交するように設定された角度（９０度−所定角度Ｔθ）である。この場合、被加工物Ｗの先端を点ＴＷａの位置で研削回転面に当接させるとともに、被加工物Ｗの側面を点ＴＷｂの位置で研削回転面に当接させると、被加工物Ｗの先端部及びその周囲は理想的な半球面であるＣ１となるが、角度範囲Ｐθが９０度よりも小さくなる。

また、図５（Ｂ）の例は所定角度Ｔθが４５度よりも小さい場合の例を示しており、被加工物回転軸ＷＺは、工具回転軸ＴＺを含む面内にあり、工具回転軸ＴＺに対する傾斜角度Ｗθは、研削回転面との接点である点ＴＷａにおいて被加工物回転軸ＷＺと研削回転面とが直交するように設定された角度（９０度−所定角度Ｔθ）である。この場合、被加工物Ｗの先端を点ＴＷａの位置で研削回転面に当接させるとともに、被加工物Ｗの側面を点ＴＷｂの位置で研削回転面に当接させると、被加工物Ｗの先端部及びその周囲は理想的な半球面であるＣ１となるが、角度範囲Ｐθは９０度よりも大きくなる。なお、被加工物Ｗと研削面ＴＭとが干渉する位置では被加工物Ｗの径を小さくしている。

以上、本実施の形態にて説明した半球面成形装置１、及び成形工具Ｔは、柱状形状の被加工物Ｗの先端部及びその周囲を、より容易に、より広い角度範囲で、より高精度に、半球面に成形することができる。また、種々の径Ｒの半球面を成形することができる。
また、本実施の形態にて説明した半球面成形装置１、及び成形工具Ｔを用いれば、ブルーレイに代表される小径大曲率のレンズ用金型を、速やかに且つ高精度に研削することが可能である。
なお、被加工物Ｗが例えば砥石である場合、まずダイヤモンド砥石を用いた研削面ＴＭを有する成形工具Ｔを用いて先端及びその周囲を半球面に成形し、その後、ダイヤモンド砥石よりも軟らかいＧＣ砥石やＷＡ砥石等を用いた研削面ＴＭを有する成形工具Ｔを用いてドレッシング（目立て）をすればよい。

本発明の半球面成形装置１、及び成形工具Ｔは、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

１ 半球面成形装置（工作機械）
２ 基台
１０ モータ
２０ Ｂ軸旋回手段
３０ Ｙ軸方向移動手段
４０ 主軸
５０ Ｚ軸方向移動手段
６０ Ｘ軸方向移動手段
Ｔ 成形工具
ＴＢ 工具ベース
ＴＨ 研削面保持部材
ＴＭ 研削面
Ｔθ 所定角度
ＴＺ 工具回転軸
Ｗ 被加工物
ＷＺ 被加工物回転軸

Claims (4)

1. 略柱状形状の被加工物を保持して当該被加工物の長手方向に設定された被加工物回転軸回りに前記被加工物を回転させる被加工物回転手段と、
   前記被加工物の先端部の周囲を成形する成形工具と、
   前記成形工具を工具回転軸回りに回転させる工具回転手段と、
   前記被加工物と前記成形工具とが近づく方向に、前記被加工物と前記成形工具との少なくとも一方を移動させることが可能な移動手段と、を備えた半球面成形装置において、
   前記成形工具は、平面状の研削面を有しており、
   前記研削面は、前記工具回転軸に対して９０度未満の所定角度を有するように保持されているとともに前記工具回転軸回りに回ることで円錐状の内面となる研削回転面を形成し、
   前記被加工物回転軸は、前記工具回転軸を含む面内に設定されているとともに前記研削回転面と直交するように設定されており、
   前記工具回転軸回りに回転する前記成形工具と、前記被加工物回転軸回りに回転する前記被加工物と、の少なくとも一方を互いに近づく方向に移動させて、前記被加工物の先端部と当該先端部の周囲における前記被加工物の側面とを前記研削回転面に接触させて前記被加工物の先端部の周囲を半球面状に成形し、
   前記成形工具は、前記工具回転軸回りに回転する工具ベースと、前記研削面を有して前記工具ベースの所定の面に固定される研削面保持部材と、にて構成されており、
   前記研削面保持部材が固定される前記工具ベースの所定の面である保持部材固定面は、前記工具回転軸に直交する面であり、
   前記研削面保持部材は、前記研削面のいずれかの位置が前記工具回転軸と交差するように前記保持部材固定面上を移動することで前記工具回転軸に対する前記研削面の角度を変えることなく移動し、移動先で固定可能となるように構成されている、
   半球面成形装置。
2. 請求項１に記載の半球面成形装置であって、
   前記工具回転軸に対する前記研削面の角度である所定角度が４５度に設定されている、
   半球面成形装置。
3. 成形対象物を研削する研削面を有し、
   工具回転軸回りに回転するように保持される成形工具において、
   前記研削面は平面状であり、
   前記成形工具は、前記工具回転軸に対して前記研削面が９０度未満の所定角度を有するように保持されているとともに、前記工具回転軸回りに回ることで円錐状の内面となる研削回転面を形成し、
   前記成形工具は、前記工具回転軸回りに回転する工具ベースと、前記研削面を有して前記工具ベースの所定の面に固定される研削面保持部材と、にて構成されており、
   前記研削面保持部材が固定される前記工具ベースの所定の面である保持部材固定面は、前記工具回転軸に直交する面であり、
   前記研削面保持部材は、前記研削面のいずれかの位置が前記工具回転軸と交差するように前記保持部材固定面上を移動することで前記工具回転軸に対する前記研削面の角度を変えることなく移動し、移動先で固定可能となるように構成されている、
   成形工具。
4. 請求項３に記載の成形工具であって、
   前記工具回転軸に対する前記研削面の角度である所定角度が４５度に設定されている、
   成形工具。

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