JPH05116066A - 球体加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 必要な球径の球体を必要な数量だけ、粗加工
から仕上げ加工まで１つの加工装置で行う。 ［構成］ 回転中心を中心に粒径等の異なる少なくとも
２種類以上の砥石により同心円状に形成した加工用砥石
１を回転自在な回転軸２に固定する。加工用砥石１上に
おいて被加工部材３を転動自在に保持する凹Ｒ部４を下
端面に形成したホルダ５を回転自在に設ける。また、ホ
ルダ５を加工用砥石１に対して、接近離反自在でかつ平
行移動自在に設ける。ホルダ５には、凹Ｒ部４と加工用
砥石１との間で保持した被加工部材３を加工用砥石１に
押圧する流体供給孔７を設ける。 ［効果］ 被加工部材３は、加工用砥石１とホルダ５の
２つの回転により、加工用砥石１上であらゆる方向に回
転する。そして、ホルダ５を介して粗粒砥石から微粒砥
石に加工用砥石１を移動して、被加工部材３を加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球体の光学素子、剛球
あるいはセラミックボール等の球体加工方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から球体の光学素子、剛球あるいは
セラミックボール等の球体被加工物を加工するボール加
工法が知られており、例えば特開昭６１−１９２４７２
号公報記載の球体加工装置が用いられている。上記球体
加工装置は、図８の中央縦断面図に示すように、それぞ
れ回転駆動される上皿ラップ盤５０と下皿ラップ盤５１
を対向配置し、下皿ラップ盤５１のラップ面に被加工部
材５２を配置する円輪状のＶ溝５３を形成してある。上
皿ラップ盤５０と下皿ラップ盤５１間には、被加工部材
５２の大きさに複数の穴をＶ溝５３と対応するように形
成したテフロンシート５４を配置し、被加工部材５２の
回転を良くするとともに被加工部材５２同士の干渉を防
止している。

【０００３】上記球体加工装置によりボール加工する際
には、図９に示すように、まず被加工部材５２をテフロ
ンシート５４の穴に入れてＶ溝５３内に配置する。そし
て、上皿ラップ盤５０のラップ面が全ての被加工部材５
２と接するように上皿ラップ盤５０を配置し、上皿ラッ
プ盤５０と下皿ラップ盤５１を図示する矢印方向にそれ
ぞれ回転する。これにより、被加工部材５２は、上皿ラ
ップ盤５０と下皿ラップ盤５１のＶ溝５３と接触しつ
つ、上皿ラップ盤５０を下皿ラップ盤５１の回転合わせ
てＶ溝５３内を転がりながら加工される。かかるボール
加工は、粗粒研磨材による粗加工から微粒研磨材による
仕上げ加工まで数段階の工程にわけて行われており、こ
の工程により、被加工部材５２は、粗加工から最終仕上
げ加工されて所望の真球に加工されている。このため、
上記工程を連続的に行う場合には、各段階の工程に合わ
せて上，下皿ラップ盤５０，５１を備えた球体加工装置
に、被加工部材５２を順次移送して加工を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記球体加工装置よ
り、精度の良い球体を得るボール加工では、被加工部材
５２がいかにＶ溝５３の中を良く転がることが重要であ
り、このためは、上皿ラップ盤５０と下皿ラップ盤５１
が干渉することなく平行に回転する必要がある。上記装
置では上皿ラップ盤５０と下皿ラップ盤５１の干渉がな
く、平行に回転するための干渉材として加工される被加
工部材５２そのものがその役割を負っている。このた
め、上記装置では同時に多数個、同じ球径のものが加工
され、特に小径のボール加工では同時に数百個の加工が
可能である。このことは従来のボール加工が大量生産向
きであるあることを示し、現在の多数少量加工のニーズ
には対応できないという不具合を持っていることを示し
ている。また、従来の加工では被加工部材５２を粗加工
から最終仕上げ加工するのに、粗粒研磨材による粗加工
から微粒研磨材による仕上げ加工までを数段階の工程に
わけて加工を行わなければならず、これを連続作業にて
実施する場合には、この加工工程数と同数の装置が要求
されることになる。しかも各装置に対する被加工材の段
取り作業などの煩雑な作業が要求されることになる。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、必要な球径の球体を必要な数量だけ、
加工装置を交換することなく効率よく加工できる球体加
工方法および装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の球体加工装置においては、図１の概念図で
示すように、加工用砥石１を回転駆動する回転軸２に固
定して配置する。加工用砥石１は、回転軸２を中心とす
る同心円状に、粒度、集中度、ボンド種の異なる少なく
とも２種類以上の砥石を組み合わせて形成する。加工用
砥石１に対向して、加工用砥石１との間に被加工部材３
を保持する凹Ｒ部４を形成したホルダ５を上軸６に装着
して設ける。上軸６を回転自在に設けるとともに、加工
用砥石１に対して接近離反自在でかつ平行移動自在に設
ける。そして、被加工部材３を加工用砥石１に押圧する
流体を供給する流体供給孔７を上軸６とホルダ５に連通
して設ける。

【０００７】本発明の球体加工方法は、上記加工用砥石
１とホルダ５の凹Ｒ部４との間で被加工部材３を保持し
た後、被加工部材３を流体供給孔７から供給される流体
により加工用砥石１に押圧しつつ、加工用砥石１とホル
ダ５をそれぞれ回転するとともに、ホルダ５を加工用砥
石１と平行に矢印Ｘ方向に移動して行うこととした。

【０００８】

【作用】上記球体加工方法および装置によれば、被加工
部材３は、流体圧によって加工用砥石１に押圧されると
ともに、加工用砥石１とホルダ５の回転の合成により、
凹Ｒ部４内であらゆる方向に転動する。そして、ホルダ
５を加工用砥石１と平行に矢印Ｘ方向に移動して、被加
工部材３を少なくとも２種類以上の砥石で加工し、粗加
工から仕上げ加工までを行う。

【０００９】

【実施例１】図２は、本発明の球体加工装置の実施例１
を一部断面にして示す正面図、図３は、砥石の半裁平面
図である。球体加工装置１０の架台１１の上側には、２
本のシャフト１２を介して、上軸ベース１３が上下（矢
印Ｙ）方向に摺動自在に設置されており、上軸ベース１
３は、架台１１に取付けたマイクロメータヘッド１４に
よって任意の高さに固定されるようになっている。上軸
ベース１３には、水平に設けたネジ１５を介して、水平
移動ベース１６が左右（矢印Ｘ）方向へ移動自在に設置
されている。ネジ１５は、上軸ベース１３に固定したサ
ポートユニット１７により回動自在に保持されている。
ネジ１５の一端には、ネジ１５を回動して水平移動ベー
ス１６を矢印Ｘ方向に任意の速度で移動かつ任意の位置
で停止するためのモータ１８が継手１９を介して取付け
られており、モータ１８は、上軸ベース１３の側面に固
定されている。

【００１０】水平移動ベース１３には、上軸スピンドル
２０と上軸モータ２１が固着されている。上軸スピンド
ル２０の上回転軸２２と上軸モータ２１の回転軸には、
それぞれプーリ２３，２４が固着され、プーリ２３，２
４にはベルト２５が捲回されている。

【００１１】上回転軸２２の軸中心には、流体供給孔
（図示省略）が貫設されている。上回転軸２２の上端に
は、図示を省略した流体供給装置に連結したチューブ２
６が、流体供給孔の上部開口と連通するようにロータリ
ジョイント２７を介して取付けられている。一方、上回
転軸２２の下端（先端）には、凹Ｒ面２９を下端（先
端）に形成したホルダ３０が装着されている。ホルダ３
０内には、凹Ｒ面２９に上記流体供給装置からの流体を
供給するための供給孔３１が形成され、この供給孔３１
は、一端が上記流体供給孔に連通されるとともに、他端
が凹Ｒ面に開口されている。

【００１２】一方、架台１１の下部には、、砥石軸３２
を立設した状態で回転自在に保持する取付台３３が固設
されている。砥石軸３２は、その下部に砥石軸プーリ３
４が固着され、取付台３３に固定した砥石軸モータ３５
の砥石軸モータプーリ３６と砥石軸ベルト３７を介して
連結されている。

【００１３】砥石軸３２の上部には、円盤状の支持部３
２ａが形成され、支持部３２ａ上には、上記ホルダ３０
の凹Ｒ面２９と対向するように円盤状の砥石３８が水平
に固着されており、砥石３８の上面と凹Ｒ面２９の間で
被加工部材３９を転動自在に保持し得るようになってい
る。また、砥石３８は、その回転中心が砥石軸３２の回
転中心と一致するように固着されている。

【００１４】砥石３８は、回転中心を中心とする同心円
状の２種の砥石種で形成され、外側から中心に向かって
粗加工用粗粒砥石３８ａと仕上げ加工用微粒砥石３８ｂ
が設けられている。

【００１５】次に、本実施例の球体加工装置１０を用い
た球体加工方法を説明する。まず、被加工部材３９を粗
加工用粒砥石３８ａ上の外周側（図３におけるＡ地点）
でホルダ３０の真下に載置する。そして、マイクロメー
タヘッド１４を調整してホルダ３０を下降し、ホルダ３
０の凹Ｒ面２９と粗加工用粗粒砥石３８ａの間で被加工
部材３９を保持する。その後、図示を省略した流体供給
装置から流体を供給し、上回転軸２２の流体供給孔、ホ
ルダ３０の供給孔３１等を介して、凹Ｒ面２９と被加工
部材３９との間に上記流体を介在させると同時に、流体
の圧力によって被加工部材３９を粗加工用粗粒砥石３８
ａに押圧する。次に、ホルダ３０と砥石３８とを上軸モ
ータ２１と砥石軸モータ３５によりそれぞれ図示する矢
印方向に回転するとともに、モータ１８によりネジ１
５，水平移動ベース１６等を介して、ホルダ３０を仕上
げ加工用微粒砥石３８ｂの中心側（図３におけるＢ地
点）に移動する。この時、被加工部材３９は、ホルダ３
０と砥石３８の回転により、あらゆる方向に凹Ｒ面２９
と接することなく砥石３８上で移動する。

【００１６】本実施例によれば、被加工部材３９の粗加
工から仕上げ加工までの加工が連続的に行うことがで
き、効率的に精度のよい所望の球体に加工することがで
きる。

【００１７】

【実施例２】図４は、本発明の実施例２における球体加
工装置の要部を一部断面にして示す正面図、図５は、砥
石の半裁平面図である。本実施例の砥石４０には、ホル
ダ３０と対向する面（加工面）に、回転中心を中心とし
た同心円状の複数の凹Ｒ形状溝４１が加工面の全面に形
成されている。また、上回転軸２２の上端に接続したチ
ューブ２６には、それぞれ図示を省略した流体供給装置
と負圧発生装置が図示を省略した三方弁を介して接続さ
れている。その他の構成は、上記実施例１と同様に構成
されている。

【００１８】本実施例の球体加工装置を用いた球体加工
方法は、凹Ｒ形状溝４１とホルダ３０との間で被加工部
材３９を保持しつつ行う。使用する凹Ｒ形状溝４１の変
更は、まず、三方弁を介して流体供給装置から負圧発生
装置にチューブ２６の接続を切り換え、負圧発生装置の
負圧により被加工部材３９をホルダ３０の凹Ｒ面２９に
吸着保持する。次に、ホルダ３０をＹ方向に上昇すると
ともに、Ｘ方向（砥石４１の中心方向）に移動し、被加
工部材３９を別の凹Ｒ形状溝４１上に配置する。その
後、ホルダ３０下降するとともに、三方弁を介してチュ
ーブ２６との接続を流体供給装置に切り換え、被加工部
材３９に対する負圧を解除して流体圧を作用させて、被
加工部材３９の加工を続行する。そして、これを砥石４
０の回転中心方向へ反復する。その他の方法は、実施例
１と同様である。

【００１９】本実施例によれば、上記実施例１の効果に
加えて、被加工部材３９が砥石４０の凹Ｒ形状溝４１の
中で加工されるため、被加工部材３９と砥石４０の加工
面との接触面積が大きくなり、砥石の加工面が平面の場
合に比較して、より短時間で精度のより球体に加工する
ことができる。

【００２０】図６は、本発明の実施例３における球体加
工装置の要部を一部断面にして示す正面図、図７は、砥
石の平面図である。本実施例の砥石４５には、加工面の
全面にわたって、回転中心を中心とする螺旋状の凹Ｒ形
状溝４６が形成されている。凹Ｒ形状溝４６は、粗加工
用粗粒砥石３８ａと仕上げ加工用微粒砥石３８ｂ間にお
いて連続的に形成されている。その他の構成は、実施例
１と同様である。なお、加工終了点から加工原点へのホ
ルダの水平移動を手動にすることにより、実施例１の水
平駆動手段（ネジ１５，モータ１８等）に代えて、ガイ
ド部材等を設けて本実施例の球体加工装置を構成するこ
とができる。

【００２１】本実施例の球体加工装置を用いた球体加工
方法は、砥石４５上の外周側における凹Ｒ形状溝４６と
ホルダ３０の凹Ｒ面２９間で被加工部材３９を保持し、
砥石４５を矢印Ｃ方向（図７参照）に回転して行う。こ
のとき、凹Ｒ形状溝４６が１本の螺旋状に形成されてい
るために、ホルダ３０を水平方向に移動する駆動手段を
作動または該駆動手段を設けなくとも、砥石４６の凹Ｒ
形状溝４６に案内されて、被加工部材３９が、砥石４５
の外側から中心へ、すなわち粗加工用粗粒砥石３８ａか
ら仕上げ加工用微粒砥石３８ｂへ自然に移動して加工さ
れる。

【００２２】本実施例によれば、上記実施例１，２の効
果に加えて、被加工部材３９を凹Ｒ形状溝４６に案内さ
せて自動的に砥石４５の外周側から中心に移動されるの
で、球体加工方法および装置を簡略化することができ
る。

【００２３】なお、上記各実施例では、砥石３８，４
０，４５を、同心円状の２種の砥石種で形成した場合に
ついて示したが、外側から中心に向かって砥粒の粒径を
順次細かくした３種以上の砥石で形成した砥石３８，４
０，４５を用いて実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の球体加工方法および装置によれ
ば、ホルダごとに被加工部材を保持しつつ加工を行うこ
とができるとともに、粗径の異なる２種以上の砥石で形
成した砥石で加工できるので、必要な寸法で精度のよい
球体加工物を必要な数量を１工程で効率よく得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の球体加工方法および装置の概略を説明
するために左半分を断面にした概念図である。

【図２】本発明の球体加工装置の実施例１を一部断面に
して示す正面図である。

【図３】実施例１の球体加工装置の砥石を半裁して示す
平面図である。

【図４】本発明の実施例２の球体加工装置における要部
を一部断面にして示す正面図である。

【図５】実施例２の球体加工装置の砥石を半裁して示す
平面図である。

【図６】本発明の実施例３の球体加工装置における要部
を一部断面にして示す正面図である。

【図７】実施例３の球体加工装置の砥石を示す正面図で
ある。

【図８】従来の球体加工装置の要部を示す断面図であ
る。

【図９】図８におけるＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 加工用砥石 ２ 回転軸 ３ 被加工部材 ４ 凹Ｒ部 ５ ホルダ ７ 流体供給孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心を中心に粒径等の異なる少なく
   とも２種類以上の砥石により同心円状に形成した加工用
   砥石と、この加工用砥石に対向して設けたホルダの下端
   面に形成した凹Ｒ部との間で被加工部材を保持した後、
   被加工部材を流体により上記加工用砥石に押圧しつつ、
   加工用砥石およびホルダをそれぞれ回転して被加工物を
   上記凹Ｒ部内で転勤させるとともに、ホルダを加工用砥
   石と平行に移動し、被加工部材を粗加工から仕上げ加工
   まで連続的に行うことを特徴とする球体加工方法。
2. 【請求項２】 回転中心を中心に粒径等の異なる少なく
   とも２種類以上の砥石により同心円状に形成した加工用
   砥石を回転自在に設け、この加工用砥石上において被加
   工部材を転動自在に保持する凹Ｒ部を下端面に形成した
   ホルダを回転自在に設けるとともに、このホルダを加工
   用砥石に対して接近離反自在でかつ平行移動自在に設
   け、上記凹Ｒ部と加工用砥石との間で保持した被加工部
   材を加工用砥石に押圧する流体供給手段を設けたことを
   特徴とする球体加工装置。