(57)【要約】【課題】  クラック層及び挽き目を有した被加工物表面を、効率良く良好な面粗さとするとともに、加工を行うスムージング工具の寿命を長くする。【解決手段】  スムージング工具１０は、砥粒を工具作用面に固定状態で保持して、被加工物の表面を加工する。回転動作を行うため一端１ａが加工機に取り付けられる回転軸１と、回転軸１の他端１ｂに固定される弾性部材２と、弾性部材２に固定される固定砥粒フィルム３とを具備する。【選択図】  図２
2005096029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒を工具作用面に固定状態で保持して被加工物の表面を加工するスムージング工具において、
回転動作を行うため一端が加工機に取り付けられる回転軸と、
回転軸の他端に固定される弾性部材と、
弾性部材に固定される固定砥粒フィルムとを具備することを特徴とするスムージング工具。
【請求項２】
前記回転軸の直径に対して、前記弾性部材および固定砥粒フィルムの直径が大きいことを特徴とする請求項１記載のスムージング工具。
【請求項３】
被加工物の表面をスムージング方法において、
回転軸の一端に固定された弾性部材とこの弾性部材に固定された固定砥粒フィルムとを備えたスムージング工具と、被加工物の表面との間に研削液を介在させる工程と、
前記スムージング工具の固定砥粒フィルムと被加工物の表面とを当接させ、前記弾性部材を変形させる工程と、
前記スムージング工具と被加工物とを回転させて被加工物の表面をスムージングする工程と、を有することを特徴とするスムージング方法。
【請求項４】
前記スムージング工具と前記被加工物とを回転させたときに、スムージング工具を被加工物の表面に沿って摺動させることを特徴とする請求項４記載のスムージング方法。
【請求項５】
前記研削液として、砥粒が含まれていない研削液を用いることを特徴とする請求項３または４記載のスムージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学素子や成形用の金型の表面を加工して、これらの表面粗さや挽き目を低減するさせるためのスムージング工具及びスムージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非球面や自由曲面を有した形状のレンズの加工や、これらのレンズを成形するために用いられる金型の加工においては、光学性能を満足させる表面を得るために研削加工〜研磨加工が行われる。研削加工では、未加工の材料から所望の形状を創成し、研磨加工では、最終品質として必要な面精度や面粗さを満たす。最終品質を満たすための研磨加工を効率良く行うためには、研削加工で発生するクラックや挽き目（研削痕）を小さく抑える必要がある。そのために研削加工の工程を粗研削と仕上げ研削の工程に分割したり、研削加工時間を長くしたりする方法がとられている。
【０００３】
図５は、研削加工や研磨加工を短時間で行うと共に研削面のクラック層を除去するために、特開平９−２８５９５２号公報に記載された従来のスムージング工具を示す。この工具は、レンズである被加工物５０に対して摺動運動を行うことにより、その表面を加工するものであり、回転する軸２５の先端に支持体２０が取り付けられている。支持体２０の下面は被加工物５０の表面形状に対応した形状となっており、支持体２０の全体が被加工物５０の表面に沿って移動する。支持体２０の表面（下面）には、被加工物５０との間で圧縮力を受ける弾性部材２１が取り付けられ、弾性部材２１の表面には、砥粒２２を固定した両面テープ２４が取り付けられている。
【０００４】
このスムージング工具では、支持体２０及び被加工物５０を回転させながら、弾性部材２１を被加工物５０に押し付け、この押し付け状態で支持体２０が被加工物５０の表面形状に倣った摺動運動を行うことにより、砥粒２２が被加工物５０の表面を研磨加工するものである。この場合、加工中においては、砥粒２３が分散したスラリーを弾性部材２１と被加工物５０との間に介在させるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２８５９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示す従来の工具では、球面や平面加工におけるいわゆる「砂かけ」工程に対応した加工に用いるため、研削面のようなクラック層や挽き目がある面を加工できる必要がある。しかしながら、このような荒れた面を加工する際には砥粒に大きな抵抗が作用するため、砥粒を大きな接着力によって固定する必要がある。これに対し、砥粒２２を両面テープ２４によって接着した従来の工具では、砥粒が容易に脱落するため、工具としての寿命が短いという問題がある。
【０００６】
この場合、砥粒を弾性部材２１に直接に固定することが考えられるが、弾性部材２１への砥粒の直接固定は非常に難しいものとなっている。特に、弾性変形によって被加工物の形状に倣わせることが可能な程度の軟らかさを有した材料（例えば、シリコーンゴムやウレタンゴム）では、その組成上、接着剤によって砥粒を強固に固定することが難しい。また、接着剤の硬さや弾性部材との化学反応によって弾性部材の柔軟性が失われて、被加工物への倣いが困難となる問題も発生する。
【０００７】
このような砥粒を固定する難しさがあることから、上述した従来の工具では、水に砥粒を分散したスラリーを加工部位に供給して加工を行うものである。この遊離砥粒は、工具表面と被加工物表面の間で自由に運動でき、このため被加工物表面に生じている凹凸の凹部にも機械的作用を与えるように作用する。スムージング加工の本来の目的は、被加工物表面の凸部の部分を優先的に加工して効率良く面粗さの向上や挽き目の除去を行うものであるが、スラリーのような遊離砥粒を用いる場合には凹部も除去加工されるため、面粗さの向上や挽き目の除去を効率良く行うことができないものとなる。
【０００８】
また、従来の工具では、支持体２０の径と弾性部材２１の径とが同一となっているが、この場合には、圧力を与えながら回転及び摺動の力が作用するために、支持体２０に対して弾性部材２１の位置がずれやすいものとなっている。そして、位置がずれることによって支持体２０の端部が被加工物５０と接触して、被加工物５０を傷付ける問題が発生する。
【０００９】
本発明は、このような従来の工具が有している問題点を考慮してなされたものであり、クラック層及び挽き目を表面に有する研削面等の被加工物の面粗さ向上を効率良く行うことができ、しかも加工中の砥粒の脱落を防止した長寿命のスムージング工具及びこのスムージング工具を用いたスムージング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明のスムージング工具は、砥粒を工具作用面に固定状態で保持して被加工物の表面を加工するスムージング工具において、回転動作を行うため一端が加工機に取り付けられる回転軸と、回転軸の他端に固定される弾性部材と、弾性部材に固定される固定砥粒フィルムとを具備することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明のスムージング工具では、回転軸の一端を加工機に取り付けて回転軸を回転させることにより、研削面等の被加工物の表面を加工する。固定砥粒フィルムは、砥粒を強固に固定しているため、砥粒の脱落を抑制することができる。このため、効率の良い加工を行うことができるばかりでなく、工具の寿命を長くすることが可能となる。
【００１２】
また、固定砥粒フィルムの砥粒によって加工を行うことができることから、遊離砥粒を分散したスラリーを用いる必要がなく、遊離砥粒による凹部の加工が行われることがない。このため、面粗さの向上や挽き目の除去を効率良く行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載のスムージング工具であって、前記回転軸の直径に対して、前記弾性部材および固定砥粒フィルムの直径が大きいことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明では、回転軸に対して弾性部材および固定砥粒フィルムの直径が大きいため、加工時の力が作用したときに、弾性部材および固定砥粒フィルムが回転軸を覆った状態となる。このため、回転軸が被加工物と接触することがなく、接触に起因した被加工物の傷付きを防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明のスムージング方法は、被加工物の表面をスムージング方法において、回転軸の一端に固定された弾性部材とこの弾性部材に固定された固定砥粒フィルムとを備えたスムージング工具と、被加工物の表面との間に研削液を介在させる工程と、前記スムージング工具の固定砥粒フィルムと被加工物の表面とを当接させ、前記弾性部材を変形させる工程と、前記スムージング工具と被加工物とを回転させて被加工物の表面をスムージングする工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、固定砥粒フィルムと被加工物の表面とを当接させ、且つ研削液を介在させた状態で、スムージング工具及び被加工物を回転させることにより被加工物の表面を加工する。この加工において、固定砥粒フィルムが砥粒を強固に固定しているため、砥粒の脱落を抑制することができる。また、砥粒が弾性部材に押し込まれることがなく、有効にスムージング加工を行うことができる。従って、効率の良い加工を行うことができるばかりでなく、工具の寿命を長くすることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項４記載のスムージング方法であって、前記スムージング工具と前記被加工物とを回転させたときに、スムージング工具を被加工物の表面に沿って摺動させることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明では、スムージング工具を被加工物の表面に沿って摺動させるため、被加工物の表面に倣った加工を効率良く行うことができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３または４記載のスムージング方法であって、前記研削液として、砥粒が含まれていない研削液を用いることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明のように、砥粒を含まない研削液を用いることにより、遊離砥粒が存在しないため、遊離砥粒による凹部の加工が行われることがなく、面粗さの向上や挽き目の除去を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のスムージング工具によれば、砥粒を強固に接着した固定砥粒フィルムを用いるため、砥粒が脱落することを抑制することができ、研削面等の荒れた面を加工しても寿命を長くすることができ、しかも効率の良い加工を行うことができる。
【００２２】
本発明のスムージング方法によれば、砥粒の脱落を抑制することができ、しかも砥粒が弾性部材に押し込まれることがないため、効率の良い加工を行うことができ、工具の寿命も長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１であり、図１はそのスムージング工具１０の断面図、図２はスムージング工具１０を用いて凸面レンズ５を加工する状態の断面図、図３は加工時の拡大断面図を示す。
【００２４】
この実施の形態のスムージング工具１０は、回転軸１と、弾性部材としてのスポンジゴム２と、固定砥粒フィルム３とを備えている。
【００２５】
回転軸１は全体がステンレス等の金属によって形成されており、円柱形状の本体１ｂと、本体１の一端（上端）に一体的に形成した保持部１ａとを備えている。保持部１ａは、本体１ｂよりも小径となっており、図示を省略した加工機にチャッキング等によって取り付けられる。
【００２６】
弾性部材としてのスポンジゴム２は、本体１ｂの他端（下端）に接着によって固定されている。スポンジゴム２は、弾性に富んだ厚さ２ｍｍの発泡クロロプレンゴムによって円盤形状に成形されている。固定砥粒フィルム３は、スポンジゴム２の下面に接着によって固定される。
【００２７】
固定砥粒フィルム３は、円盤形状となっており、厚さ１２．５μｍのポリエステルフィルムの工具作用面（下面）に、粒径１μｍのダイヤモンド砥粒４が高分子系合成接着剤によりコーティングされている。なお、回転軸１とスポンジゴム２との接着、スポンジゴム２と固定砥粒フィルム３との接着は、スポンジゴム２の弾性と固定砥粒フィルム３の柔軟性を損なわずに強固に接着するため、クロロプレンゴム系接着剤によって行っている。
【００２８】
このスムージング工具１０では、回転軸１の本体１ｂ、スポンジゴム２及び固定砥粒フィルム３は、同じ径となるように形成されている。また、スムージング工具１０は被加工物である凸面レンズ５の径よりも小さく設定されている。
【００２９】
凸面レンズ５は保持具８上に接着等によって固定されている。この凸面レンズ５を加工する場合、図２に示すように、スムージング工具１０に対し、加工機により下方（後述する凸面レンズ５に向かう工具１０の回転軸方向）への荷重Ｆｚが与えられる。この荷重Ｆｚによって、スポンジゴム２は弾性変形して固定砥粒フィルム３の全面が凸面レンズ５の中心を含む面に均一に当接する。このとき、固定砥粒フィルム３と凸面レンズ５との界面には研削液としての水溶性研削油６を介在させる。水溶性研削油６は潤滑および冷却効果を与えるために用いるものであり、この水溶性研削油６には砥粒が含まれていない。この状態で、スムージング工具１０を矢印ＲＡ方向に回転すると共に、凸面レンズ５を逆の矢印ＲＢ方向に回転させる。これにより、固定砥粒フィルム３が凸面レンズ５の表面を揺動する。
【００３０】
図３は、かかる加工部位を拡大して示すものであり、凸面レンズ５は前工程の研削加工によってあらかじめ精密に研削されているが、その表面５ａは研削痕やクラックによって荒れた状態となっている。この表面５ａに対して、固定砥粒フィルム３のダイヤモンド砥粒４は凹凸の凸部のみに機械的除去作用を与える。加工界面に介在している水溶性研削油６中には、遊離砥粒が現有されていないので、固定砥粒フィルム３に固着されたダイヤモンド砥粒４は被加工物の表面５ａの凹部に作用することはない。表面５ａの凹凸およびクラックを効率良く除去するには、表面５ａの凹部を加工することなく凸部のみを除去していくことが必要であり、この実施の形態のスムージング工具１０では、これを達成することが可能となっている。
【００３１】
クラックや研削痕で荒れた面を加工する場合には、加工を行う砥粒に大きな負荷がかかる。この実施の形態では、砥粒を強固に接着することができるポリエステルフィルム上に砥粒４を高分子系合成接着剤によりコーティングしたものを用いることにより、上述のような大きな加工負荷によっても砥粒４の脱落を防止することが可能となっている。ポリエステルはシリコーンゴム等の弾性材料と比較して接着剤との反応性に優れており、砥粒を強固に保持することができる特性を有している。
【００３２】
また、この実施の形態では、ポリエステルフィルムの厚さを１２．５μｍと極めて薄くすることによって柔軟性を保っているが、ポリエステル自体は強度を有した材料であるため、弾性部材２に対して直接に砥粒を接着した場合と比較して、加工荷重や加工負荷による砥粒４の回転軸１側へのもぐりこみを抑えることができる。これにより、柔軟性を保ったまま砥粒を強固に保持することができると共に、砥粒のもぐりこみを抑えることができるため、砥粒が逃げることがなく、砥粒の逃げに起因した加工量の低下を防止することができる。
【００３３】
さらに、この実施の形態では、凸面レンズ５に対して工具１０の径が小さいことから、工具１０と凸面レンズ５の相対的な送り速度を調整することにより、凸面レンズ５上の所望の部分の加工量を増減させることができ、これにより、形状の修正も可能となっている。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２のスムージング工具３０を凸面レンズ１５に押圧した状態を示す断面図である。
【００３５】
この実施の形態では、実施の形態１のスムージング工具１０と同様に、回転軸１１と、スポンジゴム１２と、ダイヤモンド砥粒１４が表面にコーティングされた固定砥粒フィルム１３とから構成されている。回転軸１１は、本体１ｂと、本体１ｂの一端側に形成された保持部１１ａとを備えている。
【００３６】
この実施の形態では、回転軸１１の直径に対し、スポンジゴム１２および固定砥粒フィルム１３の直径が１〜２ｍｍ大きくなっている。加工の際には、被加工物である凸面レンズ１５との加工界面に水溶性研削油１６を介在させ、工具３０を押圧しながら摺動運動を行う。
【００３７】
この実施の形態のスムージング工具３０を用いた加工中には、研削面の粗さ・加工荷重・回転動作・揺動動作等の力が加工界面で発生するが、その力は最も弾性を有しているスポンジゴム１２に吸収される。荷重Ｆｚによって、スポンジゴム１２は荷重Ｆｚと同一方向に変形する。このとき、この実施の形態のスムージング工具３０では、回転軸１１に対してスポンジゴム１２の直径が１〜２ｍｍ大きくなっているため、スポンジゴム１２の中に回転軸１１が埋まるようになる。この状態で、回転や摺動による横方向の力Ｆｘがスムージング工具３０に与えられても、回転軸１１の端部はスポンジゴム１２に埋まっているので、スポンジゴム１２が横方向にずれて回転軸１１が凸面レンズ１５に接触することがない。このため、回転軸１１の接触に起因した凸面レンズ５の傷付きが発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における工具を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の工具を用いた加工状態の断面図である。
【図３】実施の形態１の加工状態の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における加工状態を示す断面図である。
【図５】従来の工具を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１１  回転軸
２，１２  スポンジゴム
３，１３  固定砥粒フィルム
４，１４  ダイヤモンド砥粒
５  凸面レンズ
６，１６  研削液
【図１】
2005096029.tif 000003
【図２】
2005096029.tif 000004
【図３】
2005096029.tif 000005
【図４】
2005096029.tif 000006
【図５】
2005096029.tif 000007