JP2018058165A - ワーク保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具を提供すること。【解決手段】ワーク保持具は、加工対象であるワークを保持するワーク保持具であって、前記ワークが貼り付けられているワーク貼付治具が装着されており、前記ワーク貼付治具とともに回転する回転体と、前記回転体との界面に流体を供給する流路が形成されており、前記回転体を受容する受け部材と、前記受け部材を収容するハウジングであって、前記受け部材に加圧した流体を供給する加圧孔が形成されているハウジングと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの研削又は研磨加工においてワークを保持するワーク保持具に関する。

従来、ワークの一例であるレンズを研削又は研磨する際に、回転及び揺動可能にレンズを保持するワーク保持具としてのレンズ保持具が知られている（例えば、特許文献１参照）。このレンズ及びレンズ保持具は、レンズを研削又は研磨する砥石の動きに追従して回転及び揺動する。

また、特許文献２には、マグネットを用いてレンズ保持具を強制的に回転させる機構が開示されている。

特開昭６３−１２００７２号公報 特開２００１−３１０２５２号公報

しかしながら、特許文献１のワーク保持具では、例えば加工対象のレンズが直径５ｍｍ以下の極めて小さいレンズである場合、砥石の回転に追従したレンズ及びレンズ保持具の回転が十分得られず、加工されたレンズの面精度が低下してしまう場合があった。

また、特許文献２のワーク保持具では、ベアリングに水、スラッジ、研磨材等が飛散し、ベアリングが劣化することにより回転抵抗が高くなり、マグネットによるレンズ保持具の強制回転が困難となる場合があった。レンズ保持具の強制回転が減衰すると、加工されたレンズの面精度が低下してしまう場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るワーク保持具は、加工対象であるワークを保持するワーク保持具であって、前記ワークが貼り付けられているワーク貼付治具が装着されており、前記ワーク貼付治具とともに回転する回転体と、前記回転体との界面に流体を供給する流路が形成されており、前記回転体を受容する受け部材と、前記受け部材を収容するハウジングであって、前記受け部材に加圧した流体を供給する加圧孔が形成されているハウジングと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記回転体を前記ハウジングに対して回転させるピボット軸受構造を備え、前記回転体には、前記受け部材の少なくとも一部より径が大きくされている抜け止め部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記回転体は、前記ピボット軸受構造の中心を貫通する軸部を有し、該軸部はモータからの動力によって回転可能であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記受け部材は、多孔質部材からなることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記多孔質部材は、金属、合金、又はセラミックを用いて形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記流体は空気であり、前記受け部材は、金属を用いて形成されている多孔質部材からなり、直径が１〜１００μｍの気泡が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記受け部材は、前記回転体と当接する内周面、又は前記ハウジングと当接する外周面に円環状の溝部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るワーク保持具は、前記ワークの直径は、５ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。 図２は、図１に示す受け部材及びハウジングの断面図である。 図３は、図１に示すハウジングに取り付けられる揺動部材の一例を表す斜視図である。 図４は、実施の形態１の変形例１に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。 図５は、実施の形態１の変形例２に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。 図６は、図５に示す受け部材及びハウジングの断面図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。

以下に、図面を参照して本発明に係るワーク保持具の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。以下の実施の形態においては、レンズを保持するレンズ保持具を例示して説明するが、本発明は、ワーク保持具一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。図１に示すように、レンズ加工装置１００は、加工対象のワークとしてのレンズ１を保持するワーク保持具としてのレンズ保持具２と、レンズ保持具２とレンズ１を挟んで対向するように配置されている砥石保持具３と、を備える。

レンズ１は、例えば内視鏡用等の直径５ｍｍ以下の極めて小さいガラスからなるレンズである。ただし、加工対象のワークは、ガラス以外の結晶材料、セラミック等からなるレンズ、ミラー等の光学素子、又は成形金型等のワークであってもよい。

レンズ保持具２は、レンズ１が貼り付けられているワーク貼付治具としてのレンズ貼付治具２１と、レンズ貼付治具２１が装着されており、レンズ貼付治具２１とともに軸Ｏ１を中心に回転する回転体２２と、回転体２２を受容する受け部材２３と、受け部材２３を収容するハウジング２４と、回転体２２をハウジング２４に対して回転させるストラスベアリング２５と、を備える。

レンズ貼付治具２１には、レンズ１がワックス等で接着されている。レンズ貼付治具２１のレンズ１と反対側には軸部が形成されており、回転体２２の凹部に挿入されている。

回転体２２のレンズ貼付治具２１の軸部が挿入された凹部の底には、マグネット２２ａが取り付けられている。マグネット２２ａが金属からなるレンズ貼付治具２１を引きつけることにより、レンズ貼付治具２１が軸Ｏ１を中心に回転可能に取り付けられている。また、回転体２２には、受け部材２３より径が大きくされており、回転体２２が受け部材２３から脱落することを防止する抜け止め部２２ｂが形成されている。

受け部材２３は、ステンレス、又は胴等の金属や合金、又はアルミナ、ＳｉＣ等のセラミックを用いて形成されている多孔質部材からなる。なお、多孔質部材とは、気泡が互いに連結するように形成されている部材である。図２は、図１に示す受け部材及びハウジングの断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に対応する断面図である。図１及び図２に示すように、受け部材２３には、回転体２２との界面に例えば圧縮空気である流体を供給する流路として、後述するハウジング２４の加圧孔２４ａと連通している貫通孔２３ａと、貫通孔２３ａと連通しており、回転体２２と当接する内周面に設けられた円環状の溝部２３ｂと、が形成されている。さらに、受け部材２３は、多孔質部材であるため、溝部２３ｂに供給された空気を、気泡を介して拡散させ、受け部材２３の外表面から放出させる。すなわち、多孔質部材の気泡が流体の流路となる。流体は、例えば空気であるが、その他の気体、又は水、オイル等の液体であってもよい。流体が空気である場合、多孔質部材の気泡は、例えば直径が１〜１００μｍ程度であることが好ましい。

ハウジング２４には、受け部材２３に加圧した空気を供給する加圧孔２４ａが形成されている。また、ハウジング２４には、加圧孔２４ａから供給した空気を逃がす逃がし孔２４ｂが形成されている。図３は、図１に示すハウジングに取り付けられる揺動部材の一例を表す斜視図である。ハウジング２４の外周には、図３に示すコの字状の揺動部材２６及び揺動部材２７が組み合わされて取り付けられ、孔２６ａ及び孔２７ａに不図示の回転軸が挿通される。その結果、ハウジング２４を含むレンズ保持具２全体が、図１の紙面に垂直な軸（不図示）を中心に図１の左右方向に揺動可能とされているとともに、図１の軸Ｏ２を中心に図１の前後方向に揺動可能とされている。そのため、レンズ保持具２は、砥石保持具３の揺動に追従して揺動し、レンズ１と後述する砥石３１とが当接した状態が保たれる。

ストラスベアリング２５は、レンズ１を加工する際にレンズ１を介して砥石保持具３から印加される荷重を受ける。

砥石保持具３は、レンズ１と当接してレンズ１を研磨又は研削する砥石３１と、砥石３１が固定されている砥石回転軸３２と、を備える。砥石３１は、砥石回転軸３２に接着剤等により固定されている。

砥石回転軸３２は、不図示のモータからの動力により、図１の軸Ｏ３を中心に回転する。すると、レンズ１と砥石３１との間の摩擦力により、レンズ１及びレンズ保持具２が従動して軸Ｏ１を中心に回転する。また、砥石回転軸３２は、図１の紙面に垂直な軸（不図示）を中心に図１の矢印の方向に揺動する。すると、砥石回転軸３２の揺動に応じて、レンズ１及びレンズ保持具２が従動して図１の前後方向及び左右方向に揺動する。

ここで、レンズ１を加工する際に、レンズ保持具２の加圧孔２４ａから圧縮空気を供給する（図１の矢印Ａ１）と、貫通孔２３ａ、溝部２３ｂ、及び多孔質部材からなる受け部材２３の気泡を介して、逃がし孔２４ｂ及び回転体２２と受け部材２３との間の隙間から空気が放出される（図１の矢印Ａ２及び矢印Ａ３）。このとき、圧縮空気の圧力により、回転体２２と受け部材２３との間にわずかな隙間が形成された状態となり、回転体２２と受け部材２３との間の接触抵抗がなくなる。その結果、レンズ保持具２は、レンズ１が極めて小さいレンズであったとしても砥石３１に容易に従動する。従って、レンズ保持具２は、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。

また、レンズ保持具２では、ストラスベアリング２５がハウジング２４に収容されているとともに、逃がし孔２４ｂ及び回転体２２と受け部材２３との間の隙間から放出される空気によって、水、スラッジ、研磨材等を吹き飛ばすことにより、ストラスベアリング２５に水、スラッジ、研磨材等が付着することが防止されている。その結果、レンズ保持具２では、ストラスベアリング２５が劣化することが防止されている。従って、レンズ保持具２は、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。さらに、ストラスベアリング２５が劣化した場合には、ストラスベアリング２５を交換する必要があるが、レンズ保持具２では、ストラスベアリング２５を交換する手間やコストも削減することができる。

なお、受け部材２３が多孔質部材からなる場合、受け部材２３に貫通孔２３ａ及び溝部２３ｂが形成されていなくても、流体が気泡を流路として回転体２２との界面に到達する。従って、受け部材２３に貫通孔２３ａ及び溝部２３ｂが形成されていなくてもよい。

（変形例１）
図４は、実施の形態１の変形例１に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。図４に示すように、レンズ加工装置１００Ａにおいて、ワーク保持具としてのレンズ保持具２Ａの受け部材２３Ａには、回転体２２との界面に例えば圧縮空気である流体を供給する流路として、ハウジング２４の加圧孔２４ａと連通しており、ハウジング２４と当接する外周面に円環状の溝部２３Ａａが形成されている。さらに、受け部材２３Ａは、多孔質部材であるため、溝部２３Ａａに供給された空気を、気泡を介して拡散させ、受け部材２３Ａの外表面から放出させる。このように、溝部２３Ａａが内周面側に形成されていない構成であっても、受け部材２３Ａの気泡により空気が拡散され、回転体２２と受け部材２３Ａとの間にわずかな隙間が形成された状態となり、回転体２２と受け部材２３Ａとの間の接触抵抗がなくなる。従って、レンズ保持具２Ａは、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。

（変形例２）
図５は、実施の形態１の変形例２に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。図６は、図５に示す受け部材及びハウジングの断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線に対応する断面図である。図５及び図６に示すように、レンズ加工装置１００Ｂにおいて、ワーク保持具としてのレンズ保持具２Ｂの受け部材２３Ｂには、回転体２２との界面に例えば圧縮空気である流体を供給する流路として、ハウジング２４の加圧孔２４ａと連通している溝部２３Ｂａと、溝部２３Ｂａから回転体２２の内周面に向かって延伸する複数の細孔２３Ｂｂと、が形成されている。受け部材２３Ｂは、多孔質部材であってもよいが、多孔質部材でなくてもよい。受け部材２３Ｂが多孔質部材でない場合、溝部２３Ｂａから供給された空気が細孔２３Ｂｂから放出されることにより、回転体２２と受け部材２３Ｂとの間にわずかな隙間が形成された状態となり、回転体２２と受け部材２３Ｂとの間の接触抵抗がなくなる。従って、レンズ保持具２Ｂは、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。図７に示すように、レンズ加工装置２００において、レンズ保持具２０２の回転体２２２及びピボット軸受構造２２５のみが実施の形態１のレンズ加工装置１００と異なる構成であり、それ以外の構成はレンズ加工装置１００と同様であるから適宜説明を省略する。レンズ保持具２０２は、回転体２２２をハウジング２４に対して回転させるピボット軸受構造２２５を備える。

回転体２２２のレンズ貼付治具２１が挿入された凹部には、マグネット２２２ａが取り付けられている。また、回転体２２２には、回転体２２２が受け部材２３から脱落することを防止する抜け止め部２２２ｂが形成されている。なお、実施の形態１の抜け止め部２２ｂの外径は、受け部材２３の内径より大きくされているが、実施の形態２の抜け止め部２２２ｂの外径は、受け部材２３の内径の少なくとも一部より大きくされている。このように、抜け止め部の形状は特に限定されない。さらに、回転体２２２のレンズ１と反対側には円錐部２２２ｃが形成されている。この円錐部２２２ｃがピボット軸受構造２２５に当接することにより、ピボット軸受構造２２５は、レンズ１を加工する際にレンズ１を介して砥石保持具３から印加される荷重を受けるとともに、回転体２２２が位置決めされる。レンズ保持具２０２では、ピボット軸受構造２２５を用いることにより、実施の形態１の場合よりも回転抵抗をさらに小さくすることができる。

このように、レンズ１を加工する際にレンズ１を介して砥石保持具３から印加される荷重を受ける構成は、ストラスベアリングに限られず、回転抵抗の小さい構成であれば特に限定されない。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係るワーク保持具を備えるレンズ加工装置の構成を示す模式的な断面図である。図８に示すように、レンズ加工装置３００において、レンズ保持具３０２の回転体３２２、ピボット軸受構造３２５、及びモータ部３０３のみが実施の形態１のレンズ加工装置１００と異なる構成であり、それ以外の構成はレンズ加工装置１００と同様であるから適宜説明を省略する。レンズ保持具３０２は、回転体３２２をハウジング２４に対して回転させるピボット軸受構造３２５を備える。

回転体３２２のレンズ貼付治具２１が挿入された凹部には、マグネット３２２ａが取り付けられている。また、回転体３２２には、回転体３２２が受け部材２３から脱落することを防止する抜け止め部３２２ｂが形成されている。抜け止め部３２２ｂの外径は、受け部材２３の内径の少なくとも一部より大きくされている。さらに、回転体３２２のレンズ１と反対側には円錐部３２２ｃが形成されている。この円錐部３２２ｃがピボット軸受構造３２５に当接することにより、ピボット軸受構造３２５は、レンズ１を加工する際にレンズ１を介して砥石保持具３から印加される荷重を受けるとともに、回転体３２２が位置決めされる。

さらに、回転体３２２は、ピボット軸受構造３２５の中心を貫通する軸部３２２ｄと、軸部３２２ｄの先端に形成されている円板状の台座部３２２ｅと、台座部３２２ｅに円周状に配置されているマグネット３２２ｆと、を有する。

モータ部３０３は、動力を供給するモータ３０３ａと、モータ３０３ａからの動力によって回転する軸部３０３ｂと、軸部３０３ｂの先端に形成されている円板状の台座部３０３ｃと、台座部３０３ｃに円周状に配置されているマグネット３０３ｄと、を有する。

モータ部３０３のモータ３０３ａが駆動すると、軸部３０３ｂ、台座部３０３ｃ、及びマグネット３０３ｄが図８の軸Ｏ１を中心に一体回転する。すると、マグネット３０３ｄからの磁力により、マグネット３０３ｄと対向するように配設されているマグネット３２２ｆが軸Ｏ１を中心に回転し、回転体３２２、レンズ貼付治具２１、及びレンズ１が軸Ｏ１を中心に回転する。すなわち、回転体３２２の軸部３０３ｂは、モータ３０３ａからの動力によって回転可能である。

以上説明したように、レンズ保持具３０２は、砥石３１に従動せずモータ３０３ａによって強制的に回転する。そのため、例えば加工対象のレンズ１の直径が１ｍｍ以下の微少なレンズであっても、レンズ保持具３０２が回転する。従って、レンズ保持具３０２は、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。

さらに、レンズ保持具３０２では、ピボット軸受構造３２５がハウジング２４に収容されているとともに、逃がし孔２４ｂ及び回転体３２２と受け部材２３との間の隙間から放出される空気によって、水、スラッジ、研磨材等を吹き飛ばすことにより、ピボット軸受構造３２５に水、スラッジ、研磨材等が付着することが防止されている。その結果、レンズ保持具３０２では、ピボット軸受構造３２５が劣化することが防止されている。従って、レンズ保持具３０２は、ワークを安定して回転させ、良好な面精度を有するワークを加工することができるワーク保持具である。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ レンズ
２、２Ａ、２Ｂ、２０２、３０２ レンズ保持具
３ 砥石保持具
２１ レンズ貼付治具
２２、２２２、３２２ 回転体
２２ａ、２２２ａ、３０３ｄ、３２２ａ、３２２ｆ マグネット
２２ｂ、２２２ｂ、３２２ｂ 抜け止め部
２３、２３Ａ、２３Ｂ 受け部材
２３ａ 貫通孔
２３ｂ、２３Ａａ、２３Ｂａ 溝部
２３Ｂｂ 細孔
２４ ハウジング
２４ａ 加圧孔
２４ｂ 逃がし孔
２５ ストラスベアリング
２６、２７ 揺動部材
２６ａ、２７ａ 孔
３１ 砥石
３２ 砥石回転軸
１００、１００Ａ、１００Ｂ、２００、３００ レンズ加工装置
２２２ｃ、３２２ｃ 円錐部
２２５、３２５ ピボット軸受構造
３０３ モータ部
３０３ａ モータ
３０３ｂ、３２２ｄ 軸部
３０３ｃ、３２２ｅ 台座部

Claims (8)

1. 加工対象であるワークを保持するワーク保持具であって、
   前記ワークが貼り付けられているワーク貼付治具が装着されており、前記ワーク貼付治具とともに回転する回転体と、
   前記回転体との界面に流体を供給する流路が形成されており、前記回転体を受容する受け部材と、
   前記受け部材を収容するハウジングであって、前記受け部材に加圧した流体を供給する加圧孔が形成されているハウジングと、
   を備えることを特徴とするワーク保持具。
2. 前記回転体を前記ハウジングに対して回転させるピボット軸受構造を備え、
   前記回転体には、前記受け部材の少なくとも一部より径が大きくされている抜け止め部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持具。
3. 前記回転体は、前記ピボット軸受構造の中心を貫通する軸部を有し、該軸部はモータからの動力によって回転可能であることを特徴とする請求項２に記載のワーク保持具。
4. 前記受け部材は、多孔質部材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のワーク保持具。
5. 前記多孔質部材は、金属、合金、又はセラミックを用いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載のワーク保持具。
6. 前記流体は空気であり、
   前記受け部材は、金属を用いて形成されている多孔質部材からなり、直径が１〜１００μｍの気泡が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のワーク保持具。
7. 前記受け部材は、前記回転体と当接する内周面、又は前記ハウジングと当接する外周面に円環状の溝部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のワーク保持具。
8. 前記ワークの直径は、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のワーク保持具。

Images