JPH0890403A - 光学素子の研削方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率
で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削方法
を提供する。 【構成】工具軸１の回転中心に対して同心に配設された
複数の研削工具によって球面形状にワーク３を研削する
光学素子の研削方法において、前記複数の研削工具は、
カップ型研削工具２３と総型研削工具１１とからなり、
ワーク３を強制回転させながらカップ型研削工具２３を
光学素子の曲率半径の球心Ｏ₀ を中心として旋回運動さ
せつつ、ワーク３の外周から接近させて粗研削した後、
カップ型研削工具２３の加工面２３ａより総型研削工具
１１を突出させ、該総型研削工具１１の上にワーク３を
押圧して従属回転させながら仕上げ研削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、セラミックス
などの高脆材料を球面形状に加工する手段に係わり、詳
しくは光学素子の研削方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学素材を研削加工により、カッ
プ型ホイールを用いて、粗研削から仕上げ研削までを一
貫して単一加工機上で行う手段としては、特開平４−２
２３８５９号公報所載の技術が開示されている。

【０００３】図１１は上記従来技術における研削装置の
主要部を示す。１０１は第１環状砥石、１０２は第２環
状研削砥石を示し、図示を省略した回転駆動軸に同心に
取り付けられている。第２環状砥石１０２は、加工初期
状態において第１環状砥石１０１の砥石先端部１０１ａ
よりもスペーサ１０４により前方へ突出した状態で取り
付けられている。また、第２環状研削砥石１０２はネジ
１０３を介して回転駆動軸の軸方向に移動可能な構造と
なっている。また、第２環状研削砥石１０２は粗研削用
砥石、第１環状研削砥石１０１は仕上げ研削用砥石とし
て構成されている。

【０００４】上記構成における研削加工は、回転駆動軸
を回転させながら、第１環状研削砥石１０１または第２
環状研削砥石１０２を被加工物に当接しながら行う。第
２環状研削砥石１０２による粗研削加工が完了したの
ち、図示を省略した工具をカニメ穴１０５に挿入して第
２環状研削砥石を取り外し、第１環状研削砥石１０１に
より、仕上げ研削加工が行われる。なお、この従来技術
には、第２環状研削砥石をシリンダー機構により軸方向
に出没させて、粗研削加工と仕上げ研削加工との切り換
えを行う技術も開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、粗研削加工が完了した後、加工を一時中断して、環
状研削砥石を取り外す操作を行う必要があること、ま
た、環状研削砥石を軸方向に出没させるシリンダー機構
が複雑で、所定の球面形状を得るために微調整が必要で
あることなどにより、その操作に時間が掛かり、加工能
率が低下するという問題点がある。

【０００６】また、仕上げ研削ではできるだけ高メッシ
ュの砥粒工具を用いたほうが高精度な仕上げ面を得るこ
とができるが、工具の目つぶれが発生し易く、加工面精
度が悪化する。この影響を少なくするために、高メッシ
ュ砥粒工具に対しては、バネ圧やエア圧によるラッピン
グ加工を適用する。従って、従来技術のように、粗研削
工程も仕上げ加工工程も同様な加工手段を用いて、精度
の高い加工を高能率に安定して行うことは困難であると
いう問題点があった。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２、３または４に係る発明の目
的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高能率で、
高精度に安定して加工ができる光学素子の研削方法を提
供することである。請求項５、６、７、または８に係る
発明の目的は、粗研削から仕上げ研削までを一貫して高
能率で、高精度に安定して加工ができる光学素子の研削
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１または２に係る発明は、工具軸の回転中心
に対して同心に配設された複数の研削工具によって球面
形状にワークを研削する光学素子の研削方法において、
前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工
具とからなり、ワークを強制回転させながらカップ型研
削工具を光学素子の曲率半径の球心を中心として旋回運
動させつつ、ワークの外周から接近させて粗研削した
後、カップ型研削工具の加工面より総型研削工具を突出
させ、該総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転
させながら仕上げ研削することを特徴とする。請求項３
または４に係る発明は、工具軸の回転中心に対して同心
に配設された複数の研削工具によって球面形状にワーク
を研削する光学素子の研削方法において、前記複数の研
削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具とからなり、
円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具
軸の端面に配設し、ワークを強制回転させながら円盤型
研削工具をワークの端面から接近させて粗研削した後、
工具軸を回動した後、総型研削工具上にワークを押圧し
て従属回転させながら仕上げ研削することを特徴とす
る。

【０００９】請求項５または６に係る発明は、工具軸の
回転中心に対して同心に配設された複数の研削工具によ
って球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置に
おいて、前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総
型研削工具とからなり、総型研削工具はカップ型研削工
具の内側に配され、互いに相対的に出没できるように工
具軸に沿って進退自在に嵌装され、ワーク軸は、その軸
方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制
回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方
向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心
と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中
心として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴
とする。請求項７または８に係る発明は、工具軸の回転
中心に対して同心に配設された複数の研削工具によって
球面形状にワークを研削する光学素子の研削装置におい
て、前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削
工具とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総
型研削工具は工具軸の端面に配設し、ワーク軸は、その
軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強
制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸
方向に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸
心と前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を
中心として回動する回動機構を備えて構成したことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１または２に係る発明の作用では、カッ
プ型研削工具による粗研削が終了すると、その内側から
総型研削工具が突出して仕上げ研削を直ちに行うので、
一貫した作業が連続して行える。また、総型研削工具の
上に、ワークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削
を行うので、面精度のよい仕上げ面となる。請求項２に
係る発明の作用では、上記作用に加え、総型研削工具を
球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、より高精度
の仕上面となる。請求項３または４に係る発明の作用で
は、円盤型研削工具による粗研削が終了すると、工具軸
を回動させ、総型研削工具により仕上げ研削を直ちに行
うので、一貫した作業が連続して行える。また、総型研
削工具の上に、ワークを押圧して従属回転させながら仕
上げ研削を行うので、面精度のよい仕上げ面となる。請
求項４に係る発明の作用では、上記作用に加え、総型研
削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うので、よ
り高精度の仕上面となる。

【００１１】請求項５または６に係る発明の作用では、
総型研削工具はカップ型研削工具の内側に配され、互い
に相対的に出没できるように工具軸に沿って進退自在に
嵌装され、かつ、工具軸はその軸心と前記ワーク軸の軸
心とにその交点にて直交する軸を中心として回動する回
動機構を備えて構成しているので、粗研削時には、カッ
プ型研削工具と回動機構とによる相対運動によりワーク
に球面を創成し、仕上げ研削時には、総型研削工具をカ
ップ型研削工具から突出させてカップ型研削工具への干
渉を回避し、回動機構により総型研削工具に揺動運動を
与える。また、ワーク軸はその軸方向に進退自在であ
り、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させるチャック
機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧する押圧機
構とを備えているので、粗研削時には、チャック機構に
よりワークを把持して強制回転させ、かつ軸方向に送り
を与え、仕上げ研削時には、チャックを開放してワーク
を総型研削工具の上に押圧する。請求項６に係る発明で
は、上記作用に加え、総型研削工具の曲率半径がワーク
の仕上げ曲率半径と一致しているので、高精度に球面を
仕上げる。

【００１２】請求項７または８に係る発明の作用では、
円板型研削工具は工具軸の外周に、総型研削工具は工具
軸の端面に配設し、かつ、工具軸はその軸心と前記ワー
ク軸の軸心とその交点にて直交する軸を中心として回動
する回動機構を備えているので、粗研削時には、円板型
研削工具の外周面によりワークに球面を整形し、仕上げ
研削時には、回動機構により工具軸を回動させてから、
総型研削工具に揺動運動を与える。またワーク軸はその
軸方向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強
制回転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸
方向に押圧する押圧機構とを備えているので、粗研削時
には、チャック機構によりワークを把持して強制回転さ
せ、かつ軸方向に送りを与え、仕上げ研削時には、チャ
ックを開放してワークを総型研削工具の上に押圧する。
請求項８に係る発明の作用では、上記作用に加え、円板
型研削工具の縦断面曲率半径は、ワークの仕上げ曲率半
径より仕上げ代分加減してなり、前記総型研削工具の曲
率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半径と一致しているの
で、粗研削時には正確な仕上げ代が残り、仕上げ研削時
には高精度に球面を仕上げる。

【００１３】

【実施例１】図１〜図５は第１実施例を示し、図１は粗
研削時の研削装置の正面断面図、図２は仕上げ研削時の
研削装置の正面断面図、図３は研削装置の工具軸の横断
面図、図４は総型研削工具を進退させる出没機構の配管
系統図、図５は変形例の総型研削工具を進退させる出没
機構の配管系統図である。

【００１４】本実施例の光学素子の研削装置を説明す
る。図１において、研削装置は大別してワーク軸１と工
具軸７とからなる。工具軸７は、円筒形の工具軸本体８
の一端にカップ型研削工具２３をネジ部８ｃにて工具軸
７の軸心Ｂと同心に螺着し、そのゆるみ防止のためにナ
ット２１がカップ型研削工具２３に嵌着されている。ま
た、カップ型研削工具２３の内周にはフランジ２に貼付
された総型研削工具１１が嵌装されている。フランジ２
の外周には、ストッパー９が配設され、フランジ２を進
退自在に保持する。ストッパー９は中継ぎ２０の一端に
固着されている。中継ぎ２０は工具軸本体８の中心部に
嵌装され、そのもう一方の端部はネジ部８ｄにて工具軸
本体８に螺着され、ゆるみ防止のためにナット２２が中
継ぎ２０に嵌着されている。

【００１５】総型研削工具１１およびフランジ２は、ス
トッパー９をガイドとして軸心Ｂ方向に対して進退自在
に構成されている。その範囲は、フランジ２の底面２ｂ
と中継ぎ２０とが接触し、カップ型研削工具２３が突出
して総型研削工具１１が埋没する位置（図１）から、フ
ランジ２の突起部２ａとストッパー９の突起部９ａとが
接触し、総型研削工具１１が突出してカップ型研削工具
２３が埋没する位置（図２）までである。工具軸７に
は、エアー（圧縮空気）を流体とする総型研削工具１１
の進退移動のための出没機構（図４）が図示を省略した
ロータリージョイントを介して連結されている。図４に
示すように、この出没機構はコンプレッサー５１と、真
空ポンプ５２と、それぞれの電磁弁５３、５４とから構
成されている。フランジ２とストッパー９は互いに気密
的に嵌合しているので、エアーは電磁弁５３が開かれた
とき、コンプレッサー５１から工具軸７の中継ぎ２０の
孔２０ａに送られ、フランジ２の底面２ｂを押圧して総
型研削工具１１を突出させる。また電磁弁５３が閉じら
れ、電磁弁５４が開かれたとき、エアーは真空ポンプに
より吸引され、総型研削工具１１は埋没する。

【００１６】工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置
と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっ
ている。また、工具軸本体８が回転すると、カップ型研
削工具２３が回転する。さらに、図３に示すように、ス
トッパー９のキー部９ｂとフランジ２の溝部２ｃとが嵌
め合うことにより、工具軸本体８の回転方向に対して相
対移動がないようになっている。そのため、工具軸本体
８の回転は、ストッパー９、フランジ２を介して総型研
削工具１１に伝達されるように構成されている。さら
に、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の
軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ₀ として回
動する図示を省略した回動機構により、旋回運動および
球心揺動（α方向）ができるようになっている。

【００１７】カップ型研削工具２３および総型研削工具
１１は、ダイヤモンド粉末、ＣＢＮ、アルミナ、炭化珪
素、酸化セリウム、ジルコニアなどの砥粒をメタルボン
ド、レジンボンド、メタルレジンボンドまたはビトリフ
ァイドボンドなどで結合したものである。カップ型研削
工具２３の加工面２３ａは凸面で、曲率半径Ｒ₁ はワー
ク３の仕上げ曲率半径Ｒ₀ より仕上げ代分小さく形成さ
れ、曲率中心Ｏ₁ が工具軸７の回動機構の支点Ｏ₀ と合
致するように工具軸本体８のネジ部８ｃにより設定され
ている。さらに、総型研削工具１１の加工面１１ａは凸
面で、仕上げ曲率半径Ｒ₀ に等しいＲ₂ に設定されてい
る。

【００１８】図１において、ワーク軸１は、ワーク軸本
体５と、その端部に設けられたコレットチャック４と、
ワーク軸本体５の中心部に設けられたカンザシ６とによ
り構成される。ワーク軸本体５は軸心Ａを中心として回
転自在に、かつ、矢印Ｃ方向に移動自在に構成されてい
る。ワーク３は円板状のガラス素材であり、最終的には
図３の破線で示す凹球面３ｂに仕上げられる。ワーク３
の上面は皿１２に貼付されており、皿１２の上面中央部
には凹部が形成され、凹部には棒状でその先端が球形の
カンザシ６が嵌合し得るようになっている。カンザシ６
の上端は、ワーク軸本体に取り付けられた加圧装置（図
示省略）に接続されている。さらに、ワーク３および皿
１２の外周面には、ワーク軸本体５に取り付けられたコ
レットチャック４の先端部があり、ワーク３の外周面の
把持および開放を行うようになっている。

【００１９】ワーク３とカップ型研削工具２３および総
型研削工具１１との加工時の接触部には、図示を省略し
たクーラント供給装置に連結されたノズル１０よりクー
ラントが供給されるように構成されている。

【００２０】本実施例の研削装置を用いた研削方法につ
いて説明する。図１は粗研削加工の状況を示している。
ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレッ
トチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削
工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させ
ておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズ
ル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋
回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａが
ワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、
ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。

【００２１】なお、カップ型研削工具２３の加工面２３
ａにおける曲率半径Ｒ₁ の中心Ｏ₁が、工具軸７の回動
機構の支点Ｏ₀ と一致するように、カップ型研削工具２
３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、
カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部
８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワー
ク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径
Ｒ₁ に合致した凹球面３ｂ（図１の破線で示す面）を得
る。

【００２２】また、総型研削工具１１は、その出没機構
（図４）により、フランジ２および総型研削工具１１を
吸引し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する
位置まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２
３が突出しているので、総型研削工具１１とワーク３と
が接触することはない。

【００２３】図２は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸
１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ
₁ （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心
揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１
１の出没機構（図４）により、フランジ２および総型研
削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９ａにフ
ランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧により保
持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ型研削
工具２３より突出している。

【００２４】つぎに、コレットチャック４を開放し、カ
ンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワー
ク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノ
ズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機
構の支点Ｏ₀ を中心として球心揺動させることによりワ
ーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワー
ク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ₁ は総型研削工具１１の
加工面１１ａの曲率半径Ｒ₂ （＝Ｒ₀ ）より仕上げ代分
だけ小さいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型
研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分か
ら当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１
１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。

【００２５】なお、予め総型研削工具１１の加工面１１
ａにおける曲率半径Ｒ₂ の中心Ｏ₂が工具軸７の球心揺
動（α）の支点Ｏ₀ と一致するように、総型研削工具１
１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、
ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの
軸心Ｂ方向への移動により行う。

【００２６】以上、本実施例によれば、高能率に粗研削
から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことができ、
かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転させ
ながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上げ研削加工
により高精度の光学素子を得ることができる。

【００２７】本実施例の変形例について説明する。ま
ず、図５に総型研削工具の出没装置の変形例を示す。コ
ンプレッサー５５はコンバム５６のイン側５６ａに接続
し、コンバム５６のアウト側５６ｃ、吸引側５６ｂが電
磁弁５７、５８を介して中継ぎ２０の孔２０ａと接続し
ている。電磁弁５７、５８の開閉によりフランジ２の底
面２ｂを押し出しまたは吸引し、総型研削工具の出没を
行う。この利点は装置が簡略になることである。

【００２８】また、本実施例では、仕上げ研削するとき
工具軸を球心揺動させてワークのラジアル方向に総型研
削工具の加工面を摺動させているが、若干球面精度の点
に差はあるものの、球心揺動は必ずしも必要ではなく、
球心揺動をせずとも、ワークが従属回転するので、仕上
げ研削を行うことができる。さらに、本実施例では、カ
ップ型研削工具を工具軸本体に固定し、総型研削工具を
軸心方向に出没させる構成としたが、これに替えて、総
型研削工具を工具軸本体に固定し、カップ型研削工具を
出没させることもできる。その場合の研削装置は、カッ
プ型研削工具を出没機構と連結する構造とする。

【００２９】

【実施例２】図６〜図７は第２実施例を示し、図６は粗
研削時の研削装置の正面断面図、図７は仕上げ研削時の
正面断面図である。本実施例はワークを凹形状から凸形
状に変更した点と総型研削工具の出没機構の構造とが第
１実施例と異なる。その他は第１実施例と同様であり、
同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

【００３０】図６において、フランジ２はシリンダー２
４のピストン部２４ａとベアリング２５を介して回転自
在かつ進退自在に連結されている。また、カップ型研削
工具２３の加工面２３ａは凹面で、曲率半径Ｒ₁ はワー
ク３の仕上げ曲率半径Ｒ₀ より仕上げ代分大きく形成さ
れ、総型研削工具１１の加工面１１ａは凹面で、曲率半
径Ｒ₂ は仕上げ曲率半径Ｒ₀ と同一に形成されている。
その他の研削装置の構造は第１実施例と同様である。

【００３１】本実施例の研削装置を用いた研削方法につ
いて説明する。図６は粗研削加工の状況を示している。
ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレッ
トチャック４により把持する。工具軸７では、総型研削
工具１１を埋没させ、カップ型研削工具２３を突出させ
ておく。工具軸７およびワーク軸１を回転させる。ノズ
ル１０よりクーラントを供給し、工具軸７をα方向に旋
回（少なくともカップ型研削工具２３の加工面２３ａが
ワーク３の中心３ａに達するまで）させることにより、
ワ−ク３の外周から球面を創成する粗研削加工を行う。

【００３３】なお、カップ型研削工具２３の加工面２３
ａにおける曲率半径Ｒ₁ の中心Ｏ₁が、工具軸７の回動
機構の支点Ｏ₀ と一致するように、カップ型研削工具２
３の高さ調整を行う。その調整はナット２１をゆるめ、
カップ型研削工具２３を回して、工具軸本体８のネジ部
８ｃでの軸心Ｂ方向への移動により行う。それ故、ワー
ク３はカップ型研削工具２３の加工面２３ａの曲率半径
Ｒ₁ に合致した凸球面３ｂ（図６の破線で示す面）を得
る。

【００３４】また、総型研削工具１１は、シリンダー２
４により、フランジ２および総型研削工具１１を引き戻
し、フランジ２の底面２ｂが中継ぎ２０に接触する位置
まで後退させてある。それ故、カップ型研削工具２３が
突出しているので、総型研削工具１１とワーク３とが接
触することはない。

【００３５】図７は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸
１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ
₁ （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心
揺動の中央までの角度）に傾斜させる。総型研削工具１
１に連結したシリンダー２４により、フランジ２および
総型研削工具１１を前進させ、ストッパー９の突起部９
ａにフランジ２の突起部２ａが接触する位置で空気圧に
より保持する。この状態で、総型研削工具１１はカップ
型研削工具２３より突出している。

【００３６】つぎに、コレットチャック４を開放し、カ
ンザシ６を加圧装置（図示省略）により押し出し、ワー
ク３を総型研削工具１１の加工面１１ａに押圧する。ノ
ズル１０よりクーラントを供給させ、工具軸７を回動機
構の支点Ｏ₀ を中心として球心揺動させることによりワ
ーク３の仕上げ研削を行う。このとき、粗研削後のワー
ク３の凸球面３ｂの曲率半径Ｒ₁ は総型研削工具１１の
加工面１１ａの曲率半径Ｒ₂ （＝Ｒ₀ ）より仕上げ代分
だけ大きいので、仕上げ研削の初期にはワーク３と総型
研削工具１１との接触は外当り（ワーク３の外周部分か
ら当たる）になる。それ故、ワーク３は総型研削工具１
１の回転により連れ回り（従属回転）が良好となる。

【００３７】なお、予め総型研削工具１１の加工面１１
ａにおける曲率半径Ｒ₂ の中心Ｏ₂が工具軸７の球心揺
動（α）の支点Ｏ₀ と一致するように、総型研削工具１
１の高さ調整を行う。その調整はナット２２をゆるめ、
ストッパー９を回して、工具軸本体８のネジ部８ｄでの
軸心Ｂ方向への移動により行う。

【００３８】以上、本実施例によれば、凸形状のワーク
においても、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工
を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワ
ークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うの
で、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を
得ることができる。

【００３９】つぎに、本実施例でも、カップ型研削工具
を工具軸本体に固定し、総型研削工具を軸心方向に出没
させる構成としたが、これに替えて、総型研削工具を工
具軸本体に固定し、カップ型研削工具を出没させること
もできる。その場合の研削装置は、カップ型研削工具を
シリンダーと連結する構造とする。また本実施例ではシ
リンダーはエアー（圧縮空気）を用いているが、油圧シ
リンダーやエアーハイドロシリンダーを用いることもで
きる。

【００４０】

【実施例３】図８〜図１０は第３実施例を示し、図８は
粗研削時の研削装置の正面断面図、図９は仕上げ研削時
の正面断面図、図１０は工具軸の変形例を示す半断面図
である。本実施例は工具軸の構成のみに特徴があるの
で、ワーク軸の構成などは第１および第２実施例と同一
であり、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略
する。

【００４１】図８において、工具軸本体８の外周面に、
円盤型研削工具たるダイヤモンド砥粒の電着工具３１
が、加工面３１ａの縦断面曲率半径Ｒ₁ の中心Ｏ₁ と工
具軸７の回動機構の支点Ｏ₀ とが一致するように装着さ
れている。また、総型研削工具１１を貼付したフランジ
２は、そのネジ部２ｃにて、工具軸本体８のネジ部８ｃ
に同軸に螺着され、ゆるみ止めにネジ部２ｃにナット３
０が嵌着されている。総型研削工具１１の加工面１１ａ
の曲率半径Ｒ₂ はワークの仕上げ曲率半径Ｒ₀ と一致し
ており、ワーク３が凹形状なので、電着工具３１の縦断
面曲率半径Ｒ₁ はワークの仕上げ曲率半径Ｒ₀ より仕上
げ代の分だけ小さく形成されている。また電着工具３１
の外径Ｄ_k は、図８のように幅Ｗがワーク３の外径より
小さい場合には縦断面曲率半径Ｒ₁ の丁度２倍に形成す
る。しかし、幅Ｗがワーク３の外径より大きい場合に
は、２倍未満にして電着工具３１の縦断面曲率半径Ｒ₁
による球面整形を干渉しないようにしてもよい。

【００４２】工具軸本体８は図示を省略した駆動源装置
と連結され、軸心Ｂを中心に回転駆動自在な構成となっ
ている。工具軸本体８の回転は、電着工具３１および総
型研削工具１１伝達されるように構成されている。さら
に、工具軸本体８は、ワーク軸１の軸心Ａと工具軸７の
軸心Ｂとにその交点にて直交する軸を支点Ｏ₀ として回
動する図示を省略した回動機構により、回動および球心
揺動（α方向）ができるようになっている。

【００４３】本実施例の研削装置を用いた研削方法につ
いて説明する。図８は粗研削加工の状況を示している。
ワーク軸１では、皿１２に貼付されたワーク３をコレッ
トチャック４により把持する。工具軸７では、回動機構
により工具軸７の軸心Ｂがワーク軸１の軸心Ａに対して
垂直になるまで傾斜させておく。工具軸７およびワーク
軸１を回転させる。ノズル１０よりクーラントを供給
し、ワーク軸を下方（Ｃ方向）に送ることにより電着工
具３１ワーク３を粗研削加工する。ワーク３の下面に
は、電着工具３１の回転とワーク軸１の強制回転とＣ方
向への送りとにより、凹球面３ｂが形成される。

【００４４】図９は仕上げ研削の状況を示す。ワーク軸
１を上方（Ｃ方向）に移動させた後、工具軸７をθ
₀ （ワーク軸の軸心Ａから総型研削工具１１による球心
揺動の中央までの角度）まで戻す。つぎに、コレットチ
ャック４を開放し、カンザシ６を加圧装置（図示省略）
により押し出し、ワーク３を総型研削工具１１の加工面
１１ａに押圧する。ノズル１０よりクーラントを供給さ
せ、工具軸７を回動機構の支点Ｏ₀ を中心として球心揺
動させることによりワーク３の仕上げ研削を行う。この
とき、粗研削後のワーク３の凹球面３ｂの曲率半径Ｒ₁
は仕上げ曲率半径Ｒ₂ （＝Ｒ₀ ）より小さいので、仕上
げ研削の初期にはワーク３と総型研削工具１１との接触
は外当り（ワーク３の外周部分から当たる）になる。そ
れ故、ワーク３は総型研削工具１１の回転により連れ回
り（従属回転）が良好となる。

【００４５】なお、予め、総型研削工具１１の加工面１
１ａにおける曲率半径Ｒ₂ の中心Ｏ₂ が回動機構の支点
Ｏ₀ と合致するように、総型研削工具１１の高さ調整を
おこなう。その調整はナット３０をゆるめ、フランジ２
を回して、工具軸本体８のネジ部８ｅでの軸心Ｂ方向へ
の移動により行う。

【００４６】本実施例によれば、凹形状のワークにおい
て、前記第１実施例と同様な効果を得るとともに、総型
研削工具の出没機構が必要ないので、研削装置の構造を
簡略にすることができる。

【００４７】本実施例の変形例について説明する。ま
ず、図１０は工具軸の変形例を示し、電着工具４１が工
具軸７の軸心Ｂに対して、γの傾斜角で装着されている
点に特徴がある。粗研削加工するときは、電着工具４１
の傾斜角γまで工具軸７を傾けて回転させ、ワーク軸１
を下方（Ｃ方向）に送ることにより行う。この場合、電
着工具４１の加工面４１ａがワーク３に対して下方の端
面より斜めに接触を始めるので、切込みが円滑に行われ
る。

【００４８】つぎに、本実施例では、円盤型研削工具に
ダイヤモンド砥粒の電着工具を用いたが、総型研削工具
と同様に、第１実施例で記述したＣＢＮなどの砥粒を結
合した円盤型研削工具を用いてもよい。また、本実施例
では、凹形状のワ−クを研削する場合について説明した
が、加工面の縦断面形状が凹面で幅がワークの外径より
大きな円盤型研削工具と、凹面の加工面を有する総型研
削工具とを用いれば、凸形状のワークを研削することが
できる。この場合、円盤型研削工具の加工面の縦断面曲
率半径は、ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代の分だ
け大きな曲率半径となる。さらに、本実施例では、工具
軸に球心揺動を与えて、総型研削工具により仕上げ研削
をしているが、第１実施例と同様に、仕上がり面精度に
若干の差はあるものの、球心揺動を必ずしも必要とせ
ず、総型研削工具の上にワークを押圧して工具軸を回転
させるのみでも、ワ−クが従属回転するので、仕上げ研
削を行うことができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１〜２に係る発明によれば、高能
率に粗研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うこ
とができ、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従
属回転させながら仕上げ研削を行うので、安定した仕上
げ研削加工により高精度の光学素子を得ることができ
る。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、総
型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うの
で、より高精度の仕上面となる。請求項３〜４に係る発
明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工
を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワ
ークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行うの
で、安定した仕上げ研削加工により高精度の光学素子を
得ることができるとともに、総型研削工具の出没機構の
必要がないので、研削装置の構造を簡略にすることがで
きる。請求項４に係る発明によれば、上記効果に加え、
総型研削工具を球心揺動させながら仕上げ研削を行うの
で、より高精度の仕上面となる。請求項５〜６に係る発
明によれば、高能率に粗研削から仕上げ研削までの加工
を一貫して行うことができ、かつ総型研削工具の上にワ
ークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削を行う、
安定した高精度の光学素子の研削装置を提供することが
できる。請求項７〜８に係る発明によれば、高能率に粗
研削から仕上げ研削までの加工を一貫して行うことがで
き、かつ総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転
させながら仕上げ研削を行う、安定した高精度の光学素
子の研削装置を提供することができるとともに、総型研
削工具の出没機構の必要がないので、研削装置の構造を
簡略にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断
面図である。

【図２】第１実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正
面断面図である。

【図３】第１実施例の研削装置の工具軸を示す横断面図
である。

【図４】第１実施例の総型研削工具を進退させる出没機
構を示す配管系統図である。

【図５】第１実施例の変形例の総型研削工具を進退させ
る出没機構を示す配管系統図である。

【図６】第２実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断
面図である。

【図７】第２実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正
面断面図である。

【図８】第３実施例の粗研削時の研削装置を示す正面断
面図である。

【図９】第３実施例の仕上げ研削時の研削装置を示す正
面断面図である。

【図１０】第３実施例の工具軸の変形例を示す半断面図
である。

【図１１】従来技術の研削装置の主要部を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１ ワーク軸 ２ フランジ ３ ワーク ４ コレットチャック ５ ワーク軸本体 ６ カンザシ ７ 工具軸 ８ 工具軸本体 ９ ストッパー １０ ノズル １１ 総型研削工具 １２ 皿 ２０ 中継ぎ ２１ ナット ２２ ナット ２３ カップ型研削工具 Ｏ₀ 光学素子の曲率半径の球心

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具軸の回転中心に対して同心に配設され
   た複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する
   光学素子の研削方法において、 前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工
   具とからなり、ワークを強制回転させながらカップ型研
   削工具を光学素子の曲率半径の球心を中心として旋回運
   動させつつ、ワークの外周から接近させて粗研削した
   後、カップ型研削工具の加工面より総型研削工具を突出
   させ、該総型研削工具の上にワークを押圧して従属回転
   させながら仕上げ研削することを特徴とする光学素子の
   研削方法。
2. 【請求項２】前記仕上げ研削は、前記総型研削工具を、
   光学素子の曲率半径の球心を中心として球心揺動させて
   行うことを特徴とする請求項１記載の光学素子の研削方
   法。
3. 【請求項３】工具軸の回転中心に対して同心に配設され
   た複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する
   光学素子の研削方法において、 前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具
   とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研
   削工具は工具軸の端面に配設し、ワークを強制回転させ
   ながら円盤型研削工具をワークの端面から接近させて粗
   研削した後、工具軸を回動した後、総型研削工具上にワ
   ークを押圧して従属回転させながら仕上げ研削すること
   を特徴とする光学素子の研削方法。
4. 【請求項４】前記仕上げ研削は、前記総型研削工具を、
   光学素子の曲率半径の球心を中心として球心揺動させて
   行うことを特徴とする請求項３記載の光学素子の研削方
   法。
5. 【請求項５】工具軸の回転中心に対して同心に配設され
   た複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する
   光学素子の研削装置において、 前記複数の研削工具は、カップ型研削工具と総型研削工
   具とからなり、総型研削工具はカップ型研削工具の内側
   に配され、互いに相対的に出没できるように工具軸に沿
   って進退自在に嵌装され、ワーク軸は、その軸方向に進
   退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回転させ
   るチャック機構とワークを開放してワーク軸方向に押圧
   する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と前記ワ
   ーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心として
   回動する回動機構を備えて構成したことを特徴とする光
   学素子の研削装置。
6. 【請求項６】前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの
   仕上げ曲率半径と一致してなることを特徴とする請求項
   ５記載の光学素子の研削装置。
7. 【請求項７】工具軸の回転中心に対して同心に配設され
   た複数の研削工具によって球面形状にワークを研削する
   光学素子の研削装置において、 前記複数の研削工具は、円盤型研削工具と総型研削工具
   とからなり、円盤型研削工具は工具軸の外周に、総型研
   削工具は工具軸の端面に配設し、ワーク軸は、その軸方
   向に進退自在であり、ワークを着脱自在にしかつ強制回
   転させるチャック機構とワークを開放してワーク軸方向
   に押圧する押圧機構とを備え、前記工具軸はその軸心と
   前記ワーク軸の軸心とにその交点にて直交する軸を中心
   として回動する回動機構を備えて構成したことを特徴と
   する光学素子の研削装置。
8. 【請求項８】前記円盤型研削工具の縦断面曲率半径は、
   ワークの仕上げ曲率半径より仕上げ代分加減してなり、
   前記総型研削工具の曲率半径は、ワ−クの仕上げ曲率半
   径と一致してなることを特徴とする請求項７記載の光学
   素子の研削装置。