JPH0369659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、フロート研摩装置、特に加工時間の
短縮を図つた超音波振動フロート研摩装置に関す
るものである。

＜従来の技術＞ フロート研摩は被研摩物をフローテイングさせ
て、超微粒子の砥粒の被研摩面への衝突により表
面を微小量ずつ除去していく研摩方法で、研摩品
の表面の加工変質層が非常に少なく、表面粗さも
良好なものに仕上げられる等の特徴とするもので
あるが、従来のフロート研摩装置では遊離砥粒を
流体の動圧効果で押しつけるという研摩方式を採
つていた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前述のような研摩方式では研摩量が
少なく、加工時間が長いという欠点があつた。

従来例のワークと研摩皿を加工液中に動圧を発
生するように配置した研摩装置にあつては、研摩
皿の動圧発生用の溝内に砥粒が留まり、砥粒の凝
集化が生じていた。この遊離砥粒の溝内凝集は研
摩装置の停止中に生じるものであり、研摩皿の回
転に伴つて溝内の遊離砥粒の分散が徐々に行われ
るようになる。しかし、砥粒の凝集の結合の度合
が強い場合には遊離砥粒の分散速度は遅くなり、
ワークの研摩時間が結果的に長くなり、研摩効率
の向上の阻害要因の１つであつた。

また、ワークと研摩皿を砥粒を含む加工液中に
動圧を発生する研摩装置は、ワーク又は研摩皿の
回転中も遊離砥粒は溝内にたまる傾向にある。そ
して、溝内に遊離砥粒がたまると溝の深さが浅く
なり、動作条件の変化を来し、加工効率の低下の
原因となる。

本発明は、被加工物をフローテイングさせて被
研摩物と研摩皿との間の加工液中の砥粒が被研摩
物に衝突する動圧作用と、研摩皿に超音波振動を
与えて加工液中の砥粒の破砕作用を併用させるこ
とにより、前述従来技術の欠点を除去し、加工時
間を大幅に短縮できるフロート研摩装置を提供す
ることを目的とする。

更に光学部品、例えばレンズ、プリズムのよう
に研摩面が平面又は球面であつて、表面粗さ精度
を向上する必要があり、又、フレネルレンズのよ
うに表面形状に凹凸を有する光学部品等、面形状
が複雑なワークにも適用可能な装置を提供する。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明を、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る超音波振動フロート研摩
装置の要部断面図である。

図において、１は超音波の信号を発生する発振
器、２は該発振器１からの信号をブラシ３を介し
て受け、軸ａに対して円周方向に微小量の角変位
で超音波振動する超音波振動子、４は該超音波振
動子２で発生した振動をフロート研摩皿５に伝達
するためのホーンで、節部を用いて外部回転体６
とねじ等で固定されている。該フロート研摩皿５
はその表面に円周方向に微細溝が形成され、動圧
効果を発生させる。また、超音波振動子２、ホー
ン４及びフロート研摩皿５は超音波振動子２の固
有振動数と同一の固有振動数をもつた共振系と
し、この共振系全体は加工タンク８の底部に軸受
により回転可能でかつ水密構造に支持された外部
回転体６と同軸的に固着され、また該フロート研
摩皿５は加工タンク８内に位置しており、モータ
７の回転をプーリー１３，１４及びベルト１５か
らなる伝達系により該外部回転体６を介して軸ａ
回りに回転するようになつている。

９は例えば被研摩レンズのようなワークで、前
記研摩皿５に相対してホルダ１０に保持され、モ
ータ１１の回転をプーリー１６，１７及びベルト
１８からなる伝達系により該ホルダ１０とともに
軸ｂ回りに回転するようになつている。また、前
記加工タンク８内には砥粒を含む加工液１２が満
たされ、該加工液１２に前記フロート研摩皿５及
びワーク９が浸されている。

＜作用＞ 次に、その作用を説明する。

まず、加工液１２に浸つたフロート研摩皿５を
モータ７により外部回転体６を介して軸ａ回りに
回転させると、加工液１２の中の遊離砥粒は撹拌
され、該フロート研摩皿５の溝面には動圧効果に
より重力方向と反対向きに圧力を生ずる。ここ
で、ワーク９をモータ１１によりホルダ１０とと
もに回転させながら、該ホルダ１０で動圧以下の
圧力をかけ、フロート研摩皿５に押しつける。そ
うすると、フロート研摩皿５とワーク９は非接触
の状態にありながらもワーク９は砥粒の衝突によ
り研摩される。

次に、発振器１の電源を入れると、発生した超
音波の信号がブラシ３を経て超音波振動子２に伝
わり、ここで発生した円周方向の超音波振動がホ
ーン４、フロート研摩皿５を経て最終的にはフロ
ート研摩皿５とワーク９との間に介在する遊離砥
粒へと伝達される。

このようにして、加工液に超音波振動が伝達さ
れると、加工液がキヤビテイーシヨン運動を生
じ、このキヤビテイーシヨン運動を受けて遊離砥
粒は。微小振幅をもつて振動しながら飛散運動を
する。この砥粒の飛散運動により、ワーク表面上
又はワーク近傍の砥粒は前述の微小振幅によりワ
ーク表面における単位時間当りの運動軌跡が長く
なり、砥粒の破砕が活発に行われて分散し、ワー
クの加工量が増大し、短時間に加工を行うことが
できる。

＜実施例＞ 第２図ないし第４図は、それぞれ本発明の各種
の実施例の要部を示すもので、前述第１図に示す
ものと同一部分には同一符号を付している。な
お、ホーン６を固定する外部回転体６、加工タン
ク１２及び研摩皿５側とワーク９側との駆動系に
ついては図示を省略してある。

第２図はフロート研摩皿５の超音波振動方向が
その回転軸ａの軸方向にしたものであり、第３図
はフロート研摩皿５を超音波振動させるのに代え
てワーク９側を発振器２１、超音波振動子２２及
びホーン２４等により超音波振動させたものであ
り、第４図はフロート研摩皿５を発振器１、超音
波振動子２及びホーン４等により、ワーク９を発
振器２１、超音波振動子２２及びホーン２４等に
より、それぞれ超音波振動が与えられるようにし
たものである。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上説明したようにモータからの回
転運動を受けるホルダに保持したワークとモータ
からの回運動を受けて回転する研摩皿とを、砥粒
を含む加工液を満たした加工タンク内に加工液に
動圧を発生するように対向保持した研摩装置にお
いて、前記研摩皿の前記ワークと対向する面に溝
を形成し、前記ワークと前記研摩皿の両方又はい
ずれか一方に超音波を発生させる発振器と前記振
動を増幅させるホーンを接続し、前記ワークと前
記研摩皿に回転運動を与えるとともに、前記ワー
クと前記研摩皿の両方又はいずれか一方に超音波
振動を発生させて、前記ワークと前記研摩皿間の
遊離砥粒に動圧作用と超音波振動を同時に生じさ
せることにより、加工液中の砥粒をワークの加工
面へ押圧するとともに、砥粒をワーク加工面に衝
突させて研摩作用を行わせて、研摩時間を大幅に
削減することができた。

また、本発明は、遊離砥粒に動圧作用を超音波
振動を同時に生じるようにしたことにより、前述
の遊離砥粒の凝集を解消させて遊離砥粒の分散速
度を高めることができるとともに、研摩皿の溝内
の遊離砥粒のたまりをなくして適正な溝深さを保
つ作用を行い、研摩効率の低下を防ぎ、研摩時間
の大幅な短縮を図ることができる。

また、特にフレネルレンズ等のように表面が凹
凸形状を成した複雑な面形状を有するワークの研
摩にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフロート研摩装置の構成
を示す断面図、第２図ないし第４図はそれぞれ本
発明の各種の実施例で、第２図は研摩皿を軸方向
に超音波振動させたフロート研摩装置の要部断面
図、第３図はワークを超音波振動させたフロート
研摩装置の要部断面図、第４図は研摩皿とワーク
とを超音波振動させたフロート研摩装置の要部断
面図である。 １，２１……発振器、２，２２……超音波振動
子、４，２４……ホーン、５……研摩皿、６……
外部回転体、７，１１……モータ、８……加工タ
ンク、９……ワーク、１０……ホルダ、１２……
砥粒を含む加工液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータからの回転運動を受けるホルダに保持
   したワークとモータからの回転運動を受けて回転
   する研摩皿とを、砥粒を含む加工液を満たした加
   工タンク内に加工液に動圧を発生するように対向
   保持した研摩装置において、前記研摩皿の前記ワ
   ークと対向する面に溝を形成し、前記ワークと前
   記研摩皿の両方又はいずれか一方に超音波振動を
   発生させる発振器と前記振動を増幅させるホーン
   を接続し、前記ワークと前記研摩皿に回転運動を
   与えるとともに、前記ワークと前記研摩皿の両方
   又はいずれか一方に超音波振動を発生させて、前
   記ワークと前記研摩皿間の遊離砥粒に動圧作用と
   超音波振動を同時に生じるようにしたことを特徴
   とする超音波振動フロート研摩装置。