(57)【要約】【課題】研削加工面を所望の曲率の形状に高い面精度で創成することのできる研削加工用砥石の形状の創成方法を提供する。【解決手段】回転軸の外周部に砥粒層を有している研削加工用砥石４と、該回転軸に対して垂直な面上に回転軸が位置しており先端が中空である円柱形状の形状創成用砥石８とを、研削加工用砥石４の回転軸と形状創成用砥石８の回転軸とがねじれの位置となるように配置し、研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを各々自身の回転軸を中心にして回転させながら研削加工用砥石４の側面に形状創成用砥石８の先端を当て付けることで研削加工用砥石４の形状を創成する。【選択図】        図１
2004202667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周部に砥粒層を有している研削加工用砥石と、該回転軸に対して垂直な面上に回転軸が位置しており先端が中空である円柱形状の形状創成用砥石とを、該研削加工用砥石の回転軸と該形状創成用砥石の回転軸とがねじれの位置となるように配置し、
前記研削加工用砥石と前記形状創成用砥石とを各々自身の回転軸を中心にして回転させながら該研削加工用砥石の側面に該形状創成用砥石の先端を当て付けることで該研削加工用砥石の形状を創成する、
ことを特徴とする研削加工用砥石の形状創成方法。
【請求項２】
前記研削加工用砥石の回転軸は、前記形状創成用砥石の回転軸から該形状創成用砥石の半径よりも離れた位置であって該研削加工用砥石の半径と該形状創成用砥石の半径との和よりも近い該位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研削加工用砥石の形状創成方法。
【請求項３】
前記研削加工用砥石の回転軸は、前記形状創成用砥石の回転軸から該形状創成用砥石の半径よりも近い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研削加工用砥石の形状創成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の光学面の研削加工、あるいはその光学面をプレス成形により形成するための金型の成形面の研削加工に用いるのに好適な研削加工用砥石の形状の創成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、デジタルカメラ等のデジタル画像処理技術の進歩に伴い、レンズ、ミラー、プリズムといった光学素子の高精度化が求められている。
従来、非球面形状の光学素子の光学面の研削加工、あるいはその光学面をプレス成形するための金型の成形面の研削加工においては、光軸を中心にして被研削加工物を回転させると共に砥石軸を中心として砥石表面が一定の速さとなるように研削加工用砥石を回転させながら被研削加工物又は研削加工用砥石を一定方向に走査させることにより、被研削加工面が所望の形状になるように加工を行っていた。この場合、研削加工用砥石の実際の加工軌跡は被研削加工物の表面を渦巻き状に移動することになる。
【０００３】
この非球面形状の光学素子の光学面の研削加工、あるいはその光学面をプレス成形するための金型の成形面の研削加工に用いられる砥石の形状の創成方法として、特許文献１に記載の発明が開示されている。以下、図９を用いてこの発明を説明する。
【０００４】
図９（ａ）に示すように、形状創成用砥石１０８の形状創成用砥石回転軸ＡＡと研削加工用砥石１０４の研削加工用砥石回転軸ＢＢとを交差するように配置し、研削加工用砥石１０４と形状創成用砥石１０８とを各々回転させながら相対的に接近させる。そして、形状創成用砥石１０８の先端１０８ａと研削加工用砥石１０４の研削加工面１０４ａとを線接触させながら切込むと、研削加工用砥石１０４の研削加工面１０４ａを球面形状とすることができる。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）に示した研削加工用砥石１０４と形状創成用砥石１０８とを図９（ａ）における左横から見た図である。
【０００５】
このようにして形成された球面形状の研削加工用砥石を用いれば、光学素子の光学面、あるいは金型の成形面といった被研削加工面が凸面若しくは凹面であるとに関わらず、また浅面若しくは深面であるとにも関わらず、更には変極点の有無にも関わらず、研削加工用砥石の研削位置と被研削加工面の研削位置とを常に垂直に接触させて研削できるので、被研削加工面の形状を選ばず加工が行える利点があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２６００２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば被研削加工面を軸対称非球面の凸面形状であり、且つ変極点を持たない形状とするべく球面形状の研削加工用砥石で加工を行う場合には、被研削加工面と研削加工用砥石の曲率の中心位置とが対極側になり、曲率の中心位置から離れて研削加工を行うこととなる。この状態で所望形状を得るために前述のようにして研削加工を行うと、被研削加工面における研削加工用砥石の軌跡方向に対して垂直方向に切込み深さ分の研削加工用砥石の曲率が転写されてしまうため、被研削加工面に波形状の粗さが生じてしまう。また、研削加工用砥石と被研削加工面の曲率の中心位置とが離れているので、研削加工用砥石が被研削加工面を回り込むように走査させるため走査量が長くなってしまい、その結果加工リードタイムも長くなってしまう。
【０００８】
また、例えば被研削加工面を軸対称非球面の浅い凹面形状とするべく球面形状の研削加工用砥石で加工を行う場合にも、同様な問題が発生する。
このような問題に対処するため、単なる球形状に留まらずにより自由な形状の研削加工用砥石を創成できるようにすることが求められていた。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、上述した要請を鑑み、研削加工面を所望の曲率の形状に高い面精度で創成することのできる研削加工用砥石の形状の創成方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつである研削加工用砥石の形状創成方法は、回転軸の外周部に砥粒層を有している研削加工用砥石と、該回転軸に対して垂直な面上に回転軸が位置しており先端が中空である円柱形状の形状創成用砥石とを、該研削加工用砥石の回転軸と該形状創成用砥石の回転軸とがねじれの位置となるように配置し、該研削加工用砥石と該形状創成用砥石とを各々自身の回転軸を中心にして回転させながら該研削加工用砥石の側面に該形状創成用砥石の先端を当て付けることで該研削加工用砥石の形状を創成するようにすることで前述した課題を解決する。
【００１１】
こうすることにより、単なる球形状に留まらずにより自由な形状の研削加工用砥石を高い面精度で創成することができる。
なお、上述した本発明に係る研削加工用砥石の形状創成方法において、研削加工用砥石の回転軸が、形状創成用砥石の回転軸から該形状創成用砥石の半径よりも離れた位置であって該研削加工用砥石の半径と該形状創成用砥石の半径との和よりも近い該位置に配置されるようにすることができる。
【００１２】
こうすることにより、研削加工用砥石の研削加工面を所望の曲率の凹面形状に高い面精度で創成することができる。
また、前述した本発明に係る研削加工用砥石の形状創成方法において、研削加工用砥石の回転軸が、形状創成用砥石の回転軸から該形状創成用砥石の半径よりも近い位置に配置されるようにすることができる。
【００１３】
こうすることにより、研削加工用砥石の研削加工面を所望の曲率の凸面形状に高い面精度で創成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、研削加工用砥石の回転軸と形状創成用砥石の回転軸とを交わることのないねじれの位置に配置し、その位置で研削加工用砥石を回転させると共に形状創成用砥石をも回転させる。そして、その状態で研削加工用砥石又は形状創成用砥石を接近させて接触させることで、研削加工用砥石の研削加工面を凹面凸面、深面浅面に関わらず所望の曲率の形状に、且つ研削加工面を高い面精度で形状創成する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
まず、実施例１の構成を説明する。
図１は、砥石を軸対称非球面のレンズの研削用のものに加工する加工機の構成を示している。この加工機は、その移動軸が同図に示す各々直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に制御可能な軸構成を有している。
【００１６】
主軸１はＺ軸方向に移動させることのできるＺ軸テーブル２の上に保持されており、主軸１の回転軸Ａは主軸モータ３によりＺ軸方向を中心にして回転させることができる。
研削加工用砥石４を回転させる工具モータ５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に各々移動させることのできるＸＹ軸テーブル６の上に保持されている。
【００１７】
工具モータ５はその回転軸Ｂが前述した主軸回転軸Ａと直交しているＹ軸方向を中心にして回転するように配置されている。工具モータ５の先端には工具軸１０が接着されている研削加工用砥石４が把持されており、工具モータ５を動作させることによって研削加工用砥石４は上述した工具回転軸Ｂを中心にして回転する。
【００１８】
この実施例１で創成される研削加工用砥石４の構造を図２に示す。
図２に示すように、研削加工用砥石４にはその砥石軸の外周部に砥粒層９が厚く設けられている。本実施形態では、この研削加工用砥石４の砥石軸側面の研削加工面４ａを平面もしくは凹面形状に形成する。なお、同図において、Ｔを研削加工用砥石４の研削加工面の凹面形状の面頂部の半径とし、Ｃを研削加工面４ａの凹面部の曲率の中心が存在する軸（曲率中心位置軸）とし、Ｒを研削加工面４ａの凹面部の曲率半径とする。
【００１９】
図１の説明へ戻ると、主軸１の先端はチャック装置７を介して形状創成用砥石８を把持する。このとき、形状創成用砥石８は主軸モータ３を動作させることによって前述した主軸回転軸Ａを中心にして回転する。この形状創成用砥石８の構造を図３に示す。
【００２０】
図３に示すように、形状創成用砥石８は中空の円柱状であるカップ形状をしており、そのカップの先端にはダイヤモンド砥粒８ａが設けられている。なお、同図において、Ｓを形状創成用砥石８の半径、Ｕを形状創成用砥石８の内径の半径とする。
【００２１】
以下、実施例１における研削加工用砥石４の形状創成の方法を図４及び図５を用いて説明する。なお、図４は、図１に示した加工機における前面側から研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを見た図、図５は、図１に示した加工機における上面側から研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを見た図である。
【００２２】
まず、図１に示した加工機のＸＹ軸テーブル６をＹ軸方向で移動させ、研削加工面４ａの凹面部の曲率中心位置軸Ｃの高さと前述した主軸回転軸Ａの高さとを一致（Ｙ軸方向の位置を一致）させるように設定する（図４参照）。
次に、ＸＹ軸テーブル６を今度はＸ軸方向で移動させ、研削加工用砥石４を回転させる工具回転軸Ｂが、主軸回転軸Ａの位置から少なくとも形状創成用砥石８の半径Ｓより離れた位置であって、且つ研削加工用砥石４の半径Ｔと形状創成用砥石８の半径Ｓとを足した距離までの位置となるねじれの位置になるように設定する。
【００２３】
次に、主軸モータ３と工具モータ５とを動作させて研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを回転させる。そして、この状態でＺ軸テーブル２を移動送りさせて研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを相対的に接近させる。この移動送りを継続させると、やがて研削加工用砥石４の研削加工面４ａと形状創成用砥石８のカップ部の外周部とが線接触する。更にＺ軸テーブル２を移動送りさせると、研削加工面４ａの線接触部がダイヤモンド砥粒８ａによって切り込まれる。その後、Ｚ軸テーブル２の移動送りを研削加工用砥石４の研削加工面４ａの全面が切込まれるまで継続することにより、研削加工用砥石４の研削加工面４ａを高い面精度で凹面形状に創成することができる。
【００２４】
ここで、中心位置軸Ｃの高さと主軸回転軸Ａの高さとを一致させているので、研削加工用砥石４の凹面形状の曲率中心位置は主軸回転軸Ａ上にある。従って、主軸回転軸Ａと工具回転軸Ｂとの距離をＬとすると、研削加工用砥石４の研削加工面４ａの凹面形状の曲率半径ＲがこのＬと前述したＳ及びＴとを用いて次式で表せることは、図５を参照すれば明らかである。
【００２５】
Ｒ＝Ｔ×｛Ｓ／（Ｌ−Ｓ）｝
上式に従って各パラメータを設定することにより、研削加工面４ａに所望の曲率の凹面形状を持たせた、面精度の高い研削加工用砥石４を創成することができる。
［実施例２］
次に実施例２を説明する。なお、この実施例２でも図１に示したものと同一の加工機を使用して砥石の加工を行う。また、形状創成用砥石８も図３に示した構造のものを用いる。
【００２６】
なお、各図に付した符号は共通して使用するものとし、その説明は省略する。まず図６について説明する。同図はこの実施例２で創成される研削加工用砥石４の構造を示している。
図６に示すように、研削加工用砥石４にはその砥石軸の外周部に砥粒層９が厚く設けられている。本実施形態では、この研削加工用砥石４の砥石軸側面の研削加工面４ａを凸面形状に形成する。なお、同図において、Ｖを研削加工用砥石４の研削加工面の凸面形状の面頂部の半径とし、Ｃを研削加工面４ａの凸面部の曲率の中心が存在する軸（曲率中心位置軸）とし、Ｒを研削加工面４ａの凸面部の曲率半径とする。
【００２７】
以下、実施例２における研削加工用砥石４の形状創成の方法を図７及び図８を用いて説明する。なお、図７は、図１に示した加工機における前面側から研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを見た図、図８は、図１に示した加工機における上面側から研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを見た図である。
【００２８】
まず、図１に示した加工機のＸＹ軸テーブル６をＹ軸方向で移動させ、研削加工用砥石４の研削加工面４ａの凸面部の曲率中心位置軸Ｃの高さと前述した主軸回転軸Ａの高さとをー致（Ｙ軸方向の位置を一致）させるように設定する（図７参照）。
【００２９】
次に、ＸＹ軸テーブル６を今度はＸ軸方向で移動させ、研削加工用砥石４を回転させる工具回転軸Ｂが、主軸回転軸Ａの位置から少なくとも形状創成用砥石８の内径の半径Ｕより近い位置のねじれの位置になるように設定する。
次に、主軸モータ３と工具モータ５とを動作させて研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを回転させる。そして、この状態でＺ軸テーブル２を移動送りさせて研削加工用砥石４と形状創成用砥石８とを相対的に接近させる。この移動送りを継続させると、やがて研削加工用砥石４の研削加工面４ａと形状創成用砥石８のカップ部の内周部とが線接触する。更にＺ軸テーブル２を移動送りさせると、研削加工面４ａの線接触部がダイヤモンド砥粒８ａによって切り込まれる。その後、Ｚ軸テーブル２の移動送りを研削加工用砥石４の研削加工面４ａの全面が切込まれるまで継続することにより、研削加工用砥石４の研削加工面４ａを高い面精度で凸面形状に創成することができる。
【００３０】
ここで、中心位置軸Ｃの高さと主軸回転軸Ａの高さとを一致させているので、研削加工用砥石４の凸面形状の曲率中心位置は主軸回転軸Ａ上にある。従って、主軸回転軸Ａと工具回転軸Ｂとの距離Ｌとすると、研削加工用砥石４の研削加工面４ａの凸面形状の曲率半径ＲがこのＬと前述したＵ及びＶとを用いて次式で表せることは、図８を参照すれば明らかである。
【００３１】
Ｒ＝Ｖ×｛Ｕ／（Ｕ−Ｌ）｝
上式に従って各パラメータを設定することにより、研削加工面４ａに所望の曲率の凸面形状を持たせた、面精度の高い研削加工用砥石４を創成することができる。
【００３２】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光学素子の光学面の研削加工、あるいはその光学面をプレス成形により形成するための金型の成形面の研削加工等において用いられる研削加工用砥石の研削加工面の形状を、凹面凸面、深面浅面に関わらず所望の曲率の形状に高い面精度で創成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工機の構成を示す図である。
【図２】実施例１で創成される研削加工用砥石の構造を示す図である。
【図３】形状創成用砥石の構造を示す図である。
【図４】実施例１における研削加工用砥石の形状創成の方法を説明する図（その１）である。
【図５】実施例１における研削加工用砥石の形状創成の方法を説明する図（その２）である。
【図６】実施例２で創成される研削加工用砥石の構造を示す図である。
【図７】実施例２における研削加工用砥石の形状創成の方法を説明する図（その１）である。
【図８】実施例２における研削加工用砥石の形状創成の方法を説明する図（その２）である。
【図９】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１  主軸
２  Ｚ軸テーブル
３  主軸モータ
４  研削加工用砥石
４ａ  研削加工面
５  工具モータ
６  ＸＹ軸テーブル
７  チャック装置
８  形状創成用砥石
８ａ  ダイヤモンド砥粒
９  砥粒層
１０  工具軸
１０４  研削加工用砥石
１０４ａ  研削加工面
１０８  形状創成用砥石
１０８ａ  先端
【図１】
2004202667.tif 000003
【図２】
2004202667.tif 000004
【図３】
2004202667.tif 000005
【図４】
2004202667.tif 000006
【図５】
2004202667.tif 000007
【図６】
2004202667.tif 000008
【図７】
2004202667.tif 000009
【図８】
2004202667.tif 000010
【図９】
2004202667.tif 000011