JPH054157A - 球体加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 多種少量の球体の被加工物を高精度に加工す
る。 【構成】 円形の研磨工具１０を回転自在に設け、研磨
工具１０の外周面１１に対して、ホルダ１５を接近離反
自在にかつ研磨工具１０の外周面１１に平行自在に設け
る。ホルダ１５は、外周面１１上で球状被加工物１２を
転動自在に保持し、研磨工具１０の回転軸１３と直角な
回転軸１４回りに回転する。ホルダ１５には、ホルダ１
５内に保持した被加工物１２を外周面１１に押圧する流
体１６の流体供給孔１７を設ける。被加工物１２は、流
体１６を媒体にホルダ１５の回転方向に回転する。ま
た、被加工物１２は、流体１６で外周面１１に押し付け
られて研磨工具の回転方向と反対に回転する。被加工物
は、両回転の合成により外周面１１上であらゆる方向に
転動し、加工される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球状光学素子，鋼球，
セラミックボール等の球体を加工する球体加工方法およ
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、球体の被加工物を加工する方法お
よび装置としては、例えば、特開昭６１−１９２４７２
号公報に開示されている。図６および図７は、上記公報
に開示された球体加工装置の要部を示すもので、図６
は、中央縦断面図，図７は、図６にて示すＡ−Ａ線方向
から見た平面図である。

【０００３】上記球体加工装置には、円板状下ラップ盤
１と下ラップ盤１に対し接近・離反自在な円板状上ラッ
プ盤２が、同一回転軸線３で回転自在に対向して上下方
向に設けられている。上記下ラップ盤１の下面および上
ラップ盤２の上面には、それぞれ回転駆動源に連結され
た下回転軸４および上回転軸５が回転軸線３上にそれぞ
れ固着されている。また、下ラップ盤１の上面には、１
本の円環状のＶ字状溝６が回転軸線３に対して偏心した
状態で刻設されており、このＶ字状溝６内に球体の被加
工物７が多数配置されるようになっている。さらに、下
ラップ盤１と上ラップ盤２との間には、加工の際に被加
工物７が互いに干渉し合うことを防ぎ、かつ被加工物７
の回転を良くするために、Ｖ字状溝６内に配置された多
数の被加工物７を等間隔で転動自在に保持する保持板８
が設けられている。

【０００４】次に、上記構成からなる球体加工装置の加
工方法を説明すると、まず、保持板８を介して多数の被
加工物７をＶ字状溝６内に等間隔で配置する。その後、
上ラップ盤２を下降させ、被加工物７をラップ盤１と上
ラップ盤２とにより狭圧する。次に、かかる状態で、上
下ラップ盤２，１をそれぞれ矢印方向に回転させる。こ
のとき被加工物７はＶ字状溝７内を転がりながら進み研
磨加工される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の球
体加工方法および装置にあって、高精度に加工された球
体を得るには、被加工物７が、いかにＶ字状溝６内を良
く転がるかにあり、換言すれば、下ラップ盤１と上ラッ
プ盤２の間で被加工物７が干渉し合うことなく、平行か
つ円滑に回転するかにある。したがって、上記球体加工
装置では、下ラップ盤１と上ラップ盤２間の干渉がな
く、しかも平行に回転するための干渉材として、加工さ
れる被加工物７そのものがその役割を負っている。

【０００６】しかるに、従来の球体加工装置にあって
は、下ラップ盤１のＶ字状溝６は、回転軸線３に対して
偏心して形成されているため、被加工物７が、Ｖ字状溝
６の下ラップ盤１外周寄りの場所を通過する際と、下ラ
ップ盤１中心部寄りの場所を通過する際では、回転速度
等の違いから、被加工物７は、明らかに異なる転動をす
る。このため、Ｖ字状溝６は、場所によって異なった形
状に摩耗し、被加工物７の平行かつ円滑な回転を長期に
わたって持続することは困難で、被加工物７の高精度な
加工を長期間にわたって維持することは困難であった。

【０００７】また、従来の球体加工方法および装置にあ
っては、多数個の被加工物７を同時に加工する必要があ
るとともに、同時に加工された球体は、全て同一球径に
加工されるため、多種少量の加工（生産）には対応でき
ない問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、必要とする球径かつ数量を長期間にわたっ
て高精度に加工し得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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の球体加工方法は、図１の概念図に示すよう
に、回転自在な円形の研磨工具１０の外周面１１上に載
置された球状被加工物１２を、研磨工具１０の外周面１
１と、この研磨工具１０の回転軸１３に直角な回転軸１
４回りに回転自在なホルダ１５との間で被加工物１２を
保持した後、その被加工物１２を流体１６により研磨工
具１０の外周面１１に押圧しつつ、研磨工具１０および
ホルダ１５をそれぞれ回転させて被加工物１２を研磨工
具１０の外周面１１上で転動させながら加工するもので
ある。

【００１０】また、本発明の球体加工装置は、回転自在
に設けた円形の研磨工具１０の外周面１１に対して、ホ
ルダ１５が接近離反自在でかつ研磨工具１０の回転軸１
３に平行移動自在に設けられている。ホルダ１５は、研
磨工具１０の外周面１１上において球状被加工物１２を
転動自在に保持するとともに、研磨工具１０の回転軸１
３と直角な回転軸１４回りに回転自在に設けられてい
る。また、ホルダ１５には、ホルダ１５内に保持した被
加工物１２を研磨工具１０の外周面１１に押圧するため
の流体１６の流体供給孔１７が形成されている。

【００１１】

【作用】上記構成の球体加工方法および装置において、
被加工物１２は、流体１６を媒体としてホルダ１５の回
転方向に回転させられると同時に、流体１６により研磨
工具１０の外周面１１に押圧されて研磨工具１０により
回転させられる。この両回転の合成により、被加工物１
２は、ホルダ１５内であらゆる方向に転動されつつ、研
磨工具１０の外周面１１上で高精度な球体に加工され
る。

【００１２】

【実施例１】図２および図３は、本発明の球体加工装置
の実施例１を示す正面図および右側面図である。図にお
いて２０で示すのは、基台上に立設された架台で、架台
２０の上部には、図において上下方向および左右方向に
移動自在なＸＹテーブル２１を介して上軸ベース２２が
設置されている。また、架台２０には、ブロック２３，
２４を介してマイクロメータヘッド２５，２６がそれぞ
れ設置され、このマイクロメータヘッド２５，２６によ
り、上軸ベース２２が、それぞれ左右方向（Ｘ方向）、
上下方向（Ｙ方向）に移動され、その移動された任意の
位置に固定されるようになっている。

【００１３】また、上軸ベース２２には、上軸モータ２
７と上軸スピンドル２８が取付けられている。上軸モー
タ２７の回転軸と上軸スピンドル２８の回転軸２９に
は、それぞれプーリ３０，３１が固着され、プーリ３
０，３１に巻回されたベルト３２を介して、上軸モータ
２７により回転軸２９が回転されるように構成されてい
る。上記回転軸２９は、研磨治具の上軸２９として構成
され、上軸２９の先端（下端）には、球体の被加工物３
３を保持する円筒形のホルダ３４が、円柱形の研磨工具
３５の外周面３６に対向して、上軸２９と同軸的に装着
されている。

【００１４】ホルダ３４内には、被加工物３３の球径よ
り大形の凹球面３７が研磨工具３５方向に開口して形成
され、この凹球面３７により被加工物３３を研磨工具３
５の外周面３６上の間で収納保持し得るように構成され
ている。さらに、ホルダ３４の中心部には、凹球面２７
表面に開口した流体供給孔３８が形成され、この流体供
給孔３８は、上軸２９の中心軸部に貫設された貫通孔
（図示省略）に連通されている。貫通孔は、上軸２９の
上端部に設けたロータリジョイント３９を介して、図示
しない流体供給装置に連結されたチューブ４０に連結さ
れており、流体供給装置から供給された流体をホルダ３
４の凹球面３７内に供給し、凹球面３７内に保持した被
加工物３３を研磨工具３６の外周面３７に押圧し得るよ
うに構成されている。

【００１５】上記円柱形の研磨工具３５は、その中心に
回転軸４１が設けられ、回転軸４１を介して架台２０底
部に固着した軸受４２により回転自在に保持されてい
る。回転軸４１は、上記上軸２９の回転軸と直角に配置
されている。また、回転軸４１には、プーリ４３が固着
され、プーリ４３は、架台２０の底部に固着した研磨工
具回転用モータ４４のプーリ４５とベルト４６を介して
連結されており、研磨工具３５がモータ４４により回転
されるように構成されている。

【００１６】次に、上記球体加工装置を用いた球体加工
方法を説明すると、まず、被加工物３３を研磨工具３５
の外周面３６上に載置し、マイクロメータヘッド２５，
２６の操作により、上軸ベース２２等を介してホルダ３
４を左右方向および下方に移動させて、被加工物３３を
ホルダ３４の凹球面３７と研磨工具３５の外周面３６と
の間に保持する。次に、流体供給装置により流体を供給
し、ホルダ３４と被加工物３３間に流体を介在させる。
この時、被加工物３３は、流体の圧力により研磨工具３
５の外周面３６に押圧される。そして、上軸モータ２７
および研磨工具回転用モータ４４を駆動して、ホルダ３
４および研磨工具３５をそれぞれ回転する。この両回転
により、被加工物３３は、研磨工具３５の外周面３６上
であらゆる方向に転動されて高精度の球体に加工され
る。

【００１７】本実施例によれば、多種少量の球体を高精
度に加工できる。また、何回かの加工を繰り返すなか
で、研磨工具３５の外周面３６の摩耗により、外周面３
６上に筋状の溝が形成された場合、マイクロメータヘッ
ド２５の操作によって、外周面３６上の加工位置を変更
することで、長期間にわたって高精度な球体加工を繰り
返すことができる。

【００１８】

【実施例２】図４は、本発明の実施例２の球体加工装置
における要部を示す正面図で、本実施例においては、複
数個（図においては３個）のホルダ３４が、それぞれ上
軸２９に装着され、円柱形の研磨工具４７の回転軸４８
に沿って直線状に配置されている。研磨工具４７は、そ
の外周面４９がホルダ３４に対向するように回転自在に
保持されているとともに、回転軸４８方向の長さは複数
のホルダ３４に対応し得るように形成されている。な
お、ホルダ３４の回転は、上軸２９ごとに対応してそれ
ぞれ上軸モータを設ける場合、あるいは１個の上軸モー
タで各上軸２９を同期的に行う場合等、通用されている
手段を用いることができる。また、各ホルダ３４に形成
した流体供給孔３８は、上記実施例と同様に流体供給装
置に連結されている。その他の構成は、上記実施例と同
様であり、また、球体加工方法も同様であるので、その
説明は省略する。

【００１９】本実施例によれば、上記実施例１と同様な
効果を得ることができるとともに、円柱形の研磨工具４
７の回転軸４８方向の長さを、必要な長さとすることに
より、任意の数の球体を同時に加工することができる。
また、複数の被加工物３３は、研磨工具４７の外周面４
９上で加工されるため、研磨工具４７の回転軸４８方向
における位置のいかんにかかわらず、研磨工具の周速度
等の加工条件が同じになり、全ての被加工物３３を高精
度に加工できる。

【００２０】

【実施例３】図５は、本発明の実施例３の球体加工装置
における要部を示す正面図で、被加工物３３を加工する
円柱形の研磨工具５０が、図において左側半分を荒研削
用の粗粒砥石５１，右側半分を仕上げ用の超砥粒砥石５
２で構成されている。その他の構成は、上記実施例１と
同様に構成されている。

【００２１】本実施例にあっては、被加工物３３を粗粒
砥石５１で荒球体加工を行った後、図１に示すマイクロ
メータヘッド２５の操作により、ホルダ３４を移動して
被加工物３３を超砥粒砥石５２上に位置させて、仕上げ
球体加工を行う。その他の加工方法は、上記実施例１と
同様であるので、その説明は省略する。

【００２２】本実施例によれば、上記実施例と同様な効
果を得ることができるとともに、さらに、効果率よく、
短時間で高精度な球体加工を行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の球体加工方法お
よび装置によれば、必要な寸法の精度のよい球体加工物
を必要な数だけ適時に得ることができる。また、円形研
磨工具の外周面を用いた加工であるために、加工位置に
関係なく、常に一定の加工回転速度が得られるので、常
に安定した加工条件のもとで球体加工を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】本発明の実施例１の球体加工装置を示す正面図
である。

【図３】本発明の実施例１の球体加工装置を示す右側面
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
を示す一部断面図である。

【図５】本発明の実施例３の球体加工装置における要部
を示す一部断面正面図である。

【図６】従来の球体加工装置を示す断面図である。

【図７】図６でＡ−Ａ線矢視図である。

【符号の説明】

１０ ３５ ４７ ５０ 研磨工具 １１ ３６ ４９ 外周面 １２ ３３ 被加工物 １３ ４１ ４８ 回転軸 １４ ２９ 回転軸 １５ ３４ ホルダ １６ 流体 １７ ３８ 流体供給孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する円形の研磨工具の外周面と、こ
   の研磨工具の回転軸に直角な回転軸回りに回転するホル
   ダとの間で球状被加工物を保持した後、その被加工物を
   流体により研磨工具の外周面に押圧しつつ、研磨工具お
   よびホルダをそれぞれ回転させて被加工物を転動させな
   がら加工することを特徴とする球体加工方法。
2. 【請求項２】 円形の研磨工具を回転自在に設け、この
   研磨工具の外周面上において球状被加工物を転動自在に
   保持する少なくとも一つのホルダを設け、このホルダ
   を、前記研磨工具の外周面に対して接近離反自在でかつ
   研磨工具の回転軸に平行移動自在に設けるとともに、研
   磨工具の回転軸に直角な回転軸回りに回転自在に設け、
   ホルダ内に前記被加工物を研磨工具の外周面に押圧する
   流体の流体供給孔を形成したことを特徴とする球体加工
   装置。