CN1301181C - 透镜球面研磨装置 - Google Patents

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Abstract

一种透镜球面研磨装置，所述研磨装置可在具有球面的工具盘上从通过所述工具盘球心的轴线上对被加工透镜加压，且可与所述轴线平行地移动而运送所述被加工透镜，所述研磨装置具有可自由旋转地支撑所述工具盘并以工具盘的球心为中心形成球面的自由摆动的摆动体，所述摆动体支撑在球面形状的空气轴承上，且所述球面形状的空气轴承中心与所述工具盘的球心为同一点，其特征在于：在所述摆动体上、在与工具盘的旋转面平行且通过所述工具盘球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构中设置设定摆动振动角中心的弓形凸轮。本发明可提供一种改进现有透镜研磨装置的透镜球面研磨装置。

Description

透镜球面研磨装置
技术领域
本发明涉及透镜研磨装置，具体涉及一种在光学球面透镜的加工方法中使用的透镜球面研磨装置。
背景技术
以往的透镜研磨装置有例如日本专利实公昭43-13439号的透镜研磨机。这种透镜研磨装置是在用横轴支撑的摆动框上与该横轴正交地设置可自由调节升降的下盘支撑轴，并通过滑动件或其止动螺丝与摆动臂间的滑动连接，来调节以上述横轴的轴心为中心的摆动框摆动的角度振幅及其中心位置，上述滑动件或其止动螺丝利用螺丝配件与配设在曲柄板上的调整螺丝卡合，该曲柄板与摆动驱动源连接，上述摆动臂在横轴上设有可通过弧状槽和止动螺丝来调节安装位置的导槽，且在下盘的上方紧接着设置可自由下降的上盘支撑轴，经由摇摆传动机构而使上盘下盘两根支撑轴强行旋转。具体而言，是如图5和图6所示，包括：支撑在横轴40上的摆动框41；与其横轴40正交的下盘支撑轴42；设于该下盘支撑轴42上部的上盘44；支撑其上盘44的上盘支撑轴。另外，在横轴40上配设有可调整摆动角的中心的止动螺丝51，在该止动螺丝51上连接着设有弧形导沟的摆动臂49。并且，摆动臂49用配设在曲柄板46上的止动螺帽47连接。
又，以往透镜研磨装置所使用的自动研磨测定装置为本案申请人开发并揭示的日本专利特开昭59-93262号的发明。该发明是关于透镜研削机，尤其是关于小、中直径的精密球心透镜的研磨机构，该研磨机构由研磨盘旋转摆动机构(A)和研磨支架固定加压机构(B)构成，：研磨盘旋转摆动机构(A)在使内设于箱体中央部的研磨盘转动的同时使箱体全体呈钟摆状摆动，研磨支架固定加压机构(B)在上述研磨盘上连接研磨支架且经由弹簧对支架轴加压，其特征在于，在该研磨支架固定加压机构(B)上安装与带电气接点的测微仪接地的测定端子，经过与调节螺栓连接的检测板而将该测定端子固定在支架轴上，同时通过安装板将上述带电气接点的测微仪固定在支架臂上。具体而言，是如图7那样安装在现有装置的研磨支架固定加压机构上，62为作为其本体的带电气接点的测微仪。该测微仪62通过信号取出用导线使电气接点动作，并与安装在上方的测定端子接地。根据以上的构成，只需将研磨测定装置配合测微仪62的刻度设定，即可以使针移动至利用测定端子的按压动作调节的刻度位置并发出停止信号。
并且，作为以往的球面加工装置，有本案申请人开发并揭示的日本专利特开昭59-93262号的发明。该现有技术的装置是以可高精度且顺利加工透镜等被加工物为目的，其机构是，在通过工具盘球面的球心O的轴线上设置通过支架将被加工物L加压的加压轴，同时在可自由旋转地支撑工具盘而摆动的摆动体上形成以工具盘的球面的球心O为球心的球面部，并且设定引导球面部而可自由摆动地支撑摆动体的支撑构件，通过摆动马达使摆动体摆动而使工具盘作球心摆动。具体而言，如图8所示，具有球面的工具盘71被摆动体72可自由旋转地支撑，同时利用回转马达75而可自由旋转。摆动体72在其下面形成以工具盘球面的球心O为球心的球面部而支撑在支撑构件73上，该支撑构件上形成摆动体的支撑面，该摆动体的支撑面形成与摆动体72的球面部相同曲率半径的球面。另外，该摆动体支撑面上设有气孔，与压缩空气的发生机构连接。通过从此气孔喷出压缩空气，可以使摆动体72从摆动体的支撑面上浮并以非接触状态支撑。另外，摆动体72的下部卡合在利用摆动马达75而旋转的摆动臂72上，摆动体72支撑在支撑构件73上，同时可受到引导而摆动。
此外，在工具盘71的上方，通过支架而对被加工物70加压的加压轴设置在通过工具盘71的球面的球心O的轴线上而可上下移动。
但是，以往的透镜研磨装置(日本专利实公昭43-13439号)中，调整摆动中心角必须松开或旋紧固定螺丝，难以进行迅速的调整。并且，采用以往的自动研磨测定装置(日本专利特开昭59-93262号)，当工具盘较深时，不仅在摆动角较深侧不能进行透镜的拆装，在摆动角较浅侧也必须在停止摆动后进行透镜的拆装，因此即使切削完成信号输入后仍不能立即停止切削。结果会在移动到摆动角浅测的过程中仍进行切削，尤其在摆动速度缓慢的场合会造成切削的透镜壁厚变动。
尤其是在球面加工装置(特开平7-205008号)中，由于在1个摆动周期内不具备特异点(摆动停止的点)，因此不致造成工具盘的偏磨损而可持续其加工精度，但在工具盘精度差的场合，由于始终处于加工精度不良的状态下，因此难以利用1个摆动周期内的偏磨损进行工具盘的修正。因此，本发明为了解决以上问题，其目的在于提供一种既能缩短准备时间、又便于修正工具盘、可实现加工精度的稳定性的透镜球面研磨装置。
发明内容
本发明的透镜球面研磨装置可在具有球面的工具盘上从通过所述工具盘球心的轴线上对被加工透镜加压，且可与所述轴线平行地移动而运送所述被加工透镜，所述研磨装置具有可自由旋转地支撑所述工具盘并以工具盘的球心为中心形成球面的自由摆动的摆动体，所述摆动体支撑在球面形状的空气轴承上，且所述球面形状的空气轴承中心与所述工具盘的球心为同一点，其特征在于：在所述摆动体上、在与工具盘的旋转面平行且通过所述工具盘球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构中设置设定摆动振动角中心的弓形凸轮。又，在上述透镜球面研磨装置中，在被加工透镜的中间厚度达到预定值时使所述摆动体的摆动暂时停止且将被加工透镜真空吸附在透镜支架上，使所述透镜支架稍微上升而从透镜研磨工具盘脱离，并在使所述摆动体朝着摆动角度最小的方向移动后使被加工透镜移动至可拆装的位置。另外，在上述透镜球面研磨装置中，摆动速度在摆动体的1个摆动周期的指定位置处可变化；并且，在上述透镜球面研磨装置中，对被加工透镜在粗磨后进行精磨加工。
本发明的透镜球面研磨装置可在具有球面的工具盘上从通过所述工具盘球心的轴线上对被加工透镜加压，且可与所述轴线平行地移动而运送所述被加工透镜，所述研磨装置具有可自由旋转地支撑所述工具盘并以工具盘的球心为中心形成球面的自由摆动的摆动体，所述摆动体支撑在球面形状的空气轴承上，且所述球面形状的空气轴承中心与所述工具盘的球心为同一点，其特征在于：在所述摆动体上、在与工具盘的旋转面平行且通过所述工具盘球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构中设置设定摆动振动角中心的弓形凸轮。又，在上述透镜球面研磨装置中，在被加工透镜的中间厚度达到预定值时使所述摆动体的摆动暂时停止且将被加工透镜真空吸附在透镜支架上，使所述透镜支架稍微上升而从透镜研磨工具盘脱离，并在使所述摆动体朝着摆动角度最小的方向移动后使被加工透镜移动至可拆装的位置。另外，在上述透镜球面研磨装置中，摆动速度在摆动体的1个摆动周期的指定位置处可变化；并且，在上述透镜球面研磨装置中，对被加工透镜在粗磨后进行精磨加工。因此可通过使设置在摆动振动角的中心整备机构的运送螺丝的手柄转动而迅速且微妙地设定摆动振动角的中心，同时可在加工完成信号到达的同时完成切削，因此可消除被加工物透镜的壁厚变动。又，由于可在1个周期的特定位置上变更摆动速度，因此可促进盘的偏磨损并进行工具盘的调整。另外，由于在工具盘上使用大网眼刻度盘即可进行粗磨，从坯料至最终研磨均可在同一装置上进行，因此不需要如以往那样在各个不同工序使用不同装置，可简化作业。尤其是，本发明的装置既可缩短准备时间又可实现加工精度的稳定性及精度调整容易，可容易进行高精度的透镜研磨加工。
附图说明
图1是表示本发明装置的侧面剖视图。
图2是表示本发明装置的侧面剖视图。
图3是表示本发明装置的动作流程图。
图4是表示本发明装置的摆动动作的图表。
图5是表示以往现有装置的说明概略图。
图6为图5表示的现有装置的说明概要图。
图7是表示以往现有装置的说明概要图。
图8是表示以往现有装置的说明概要图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施例进行说明。
图1与图2为表示本发明的透镜球面研磨装置的图，图1是表示侧面的剖视图，图2是表示摆动部的前面图。
图中，1为被加工透镜、2是保持被加工透镜1的支架、3为支撑支架2的轴、4是连接轴3的测定臂。轴3利用加压弹簧5从通过球面的球心O的轴线上将被加工透镜1加压在工具盘9，由于一侧的测定臂4与轴3连接，可对应被加工透镜1的切削量按压刻度表10的测头。刻度表10是以预先设定的刻度表10的值来输出信号，设定为在被加工透镜1到达预定切削量时输出信号。7是支撑支架2、轴3、测定臂4、刻度表10的臂部，通过伺服马达8而作上下移动。又，工具盘9可自由转动，并且被主轴12支撑成工具盘9的球面中心O与主轴12的旋转中心一致的状态，主轴12在具有球面空气轴11a的摆动体11上配设成主轴12的旋转中心与球面空气轴11a的中心一致，该球面空气轴11a以工具盘9的球面中心O为中心。另外，主轴12由工具盘的旋转马达14所驱动。并且，摆动体11由于来自具有球面空气轴承13a的摆动体承板13的空气压而上浮，并将摆动体承板13配设成使被加工透镜1的加工面的球面中心O与摆动体11的球面空气轴11a的中心一致。
此外，22为止转件，配设在与主轴12的旋转面平行的轴线上，该轴线通过摆动体11的球面空气轴11a中心。又，22a为止转承件，设有止转件22的导沟，该止转承件连接在摆动体承板13上。并且，15为曲柄组，通过用手柄16使连杆接头17移动来调整摆动体11的摆动幅度。又，18是摆动马达，安装在摆动角度调整单元19上，在其转轴上连接着曲柄组15。另外，摆动角度调整单元19具有凸轮辊20，并与弓形凸轮21连接，该弓形凸轮21配设成如下状态：其摆动轨迹面与对被加压透镜1加压的方向平行，且其摆动轨迹中心位于与被加工透镜1的加压方向垂直交叉的线上。并且，摆动角调整螺帽26与摆动角度调整单元19连接并可沿与摆动角度调整单元19平行的方向自由旋转，一旦转动手柄25，即可通过万向接头24而利用螺杆23来调整角度。摆动马达18连接转动位置传感器27，将转动位置信号传送至控制器28，控制器28控制伺服马达8，以使被加工透镜1移动。
图3是表示关于本发明装置的控制器的流程图。该控制器28预先将刻度表10设定为以被加工透镜1的中间厚度为目标值输出信号，通过运转开始的指令将被加工透镜1移送至工具盘9。又，控制器28通过工具盘的转动马达14和反相器29而使摆动马达18旋转。在开始透镜加工、随着被加工透镜1的切削使轴3朝着被加工透镜1的切削方向移动时，测定臂4因被连接在轴3上而与被加工透镜1的切削同步地将刻度表10的测头压入。此时，在被加工透镜1的中间厚度达到目标值的时刻，将切削完成信号输入控制器28内，这时控制器28通过工具盘的转动马达14和反相器29而使摆动马达18停止。
另外，将被加工透镜1真空吸附在支架2上以从工具盘9拉开数mm左右，然后，通过反相器29使摆动马达18再度转动，并利用旋转位置传感器27的摆动角度较小侧的位置信号，通过反相器29而使摆动马达18再度停止。随后，使被加工透镜1移动至拆装位置，即完成所有的作业。并且，控制器28对反相器29下达旋转速度的指令，使摆动马达18的摆动速度受到自动控制。
图4表示控制例，其中1个是表示工具盘的外侧偏磨损的例子，另1个是表示工具盘的内侧偏磨损的例子。这样，通过部分地改变摆动速度来产生工具盘的偏磨损以变更工具盘的R。
本发明的透镜球面研磨装置可在具有球面的工具盘上从通过上述工具盘的球心的轴线上对被加工透镜加压，并且可与上述轴线平行移动，具有支撑上述工具盘且使之可自由旋转、以工具盘的球心为中心而实现球面自由摆动的摆动体，上述摆动体支撑在球面形状的空气轴承上，且上述球面形状的空气轴承的中心与上述工具盘的球心为同一点，其特征在于：在上述摆动体上，在与工具盘的旋转面平行且通过上述工具盘的球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构使用弓形凸轮设定摆动振动角中心；又，在上述透镜球面研磨装置中，使摆动体的摆动暂时停止在预先设定被加工透镜厚度的位置上，且将被加工透镜真空吸附在透镜支架上，使上述透镜支架稍微上升而从透镜研磨工具盘脱离，并使上述摆动体的摆动角度向最小角度的方向移动，然后使被加工透镜移动至可拆装的位置；另外，在上述透镜球面研磨装置中，在摆动体的1个摆动周期的指定位置上可改变摆动速度；并且，在上述透镜球面研磨装置中，在对被加工透镜进行粗磨后进行精磨加工，因此与以往方式相比具有如下效果。
a.本发明装置可在具有球面的工具盘上从通过工具盘球面球心的轴线上对被加工透镜加压，且具有可与上述轴线平行移动的运送装置，具有支撑上述工具盘且使之可自由旋转、且以上述工具盘球面中心的一点为中心实现球面自由摆动的摆动体，上述摆动体是支撑在球面形状的空气轴承上，且上述球面形状的空气轴承的中心与上述工具盘的球面中心为同一点，其特征在于，在上述摆动体上，在与工具盘的转动面平行且通过工具盘球面的球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构中使用弓形凸轮，使弓形凸轮的摆动轨迹面与被加工透镜的加压方向平行，且使上述弓形凸轮的摆动轨迹的中心位于通过球面形状的空气轴承的中心且与被加工透镜的加压方向呈直角交叉的线上，并设定摆动振动角，因此通过转动设置在上述摆动振动角的中心调整机构的进给螺杆的手柄，即可迅速且微妙地设定摆动振动角的中心。
b.本发明装置在被加工透镜的中间厚度达到预定值的时刻暂时停止工具盘的转动和摆动体的摆动，并将被加工透镜真空吸附在被加工透镜的支架上后使之上升数厘米，以从上述工具盘脱离，并在使上述摆动体朝着摆动体的最小角度一侧移动后使被加工透镜移动至可拆装的位置后进行透镜的拆装，故在加工完成信号的同时完成切削，可消除被加工透镜中间厚度的变动。
c.本发明装置在加工精度好的行星运动型研磨装置上增加了检测摆动的1个周期的位置的传感器、并在其1个周期的特定的位置上变更摆动速度，通过这样的控制来促进盘的偏磨损并进行工具盘的调整。此时，也可使1个周期的摆动速度固定不变。
d.本发明装置在工具盘上可使用网眼大的金刚石进行粗磨，并且可以在同一装置上从坯料至最终研磨，完全不必如以往那样在各工序使用不同装置，可简化作业。
e.采用本发明的装置，可提供兼具准备时间缩短、加工精度稳定、及精度调整容易的研磨装置，可容易获得高精度的透镜研磨加工方法。

Claims (4)

1.一种透镜球面研磨装置，所述研磨装置可在具有球面的工具盘上从通过所述工具盘球心的轴线上对被加工透镜加压，且可与所述轴线平行地移动而运送所述被加工透镜，所述研磨装置具有可自由旋转地支撑所述工具盘并以工具盘的球心为中心形成球面的自由摆动的摆动体，所述摆动体支撑在球面形状的空气轴承上，且所述球面形状的空气轴承中心与所述工具盘的球心为同一点，其特征在于：在所述摆动体上、在与工具盘的旋转面平行且通过所述工具盘球心的线上设置摆动体的止转件，并在摆动振动角的中心调整机构中设置设定摆动振动角中心的弓形凸轮。
2.如权利要求1所述的透镜球面研磨装置，其特征在于：在被加工透镜的中间厚度达到预定值时使所述摆动体的摆动暂时停止且将被加工透镜真空吸附在透镜支架上，使所述透镜支架稍微上升而从透镜研磨工具盘脱离，并在使所述摆动体朝着摆动角度最小的方向移动后使被加工透镜移动至可拆装的位置。
3.如权利要求1所述的透镜球面研磨装置，其特征在于：所述摆动速度在摆动体的1个摆动周期的指定位置处可变化。
4.如权利要求1所述的透镜球面研磨装置，其特征在于：对所述被加工透镜在粗磨后进行精磨加工。
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