JP2008194771A - レンズ球面研削方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ球面加工において生産性を向上することが可能なレンズ球面研削方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ球面研削方法は、回転するダイヤモンド砥石Ｘにより、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１を球面状に研削する際に、ダイヤモンド砥石Ｘに超音波による振動を与えながらレンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１を球面状に研削する。本発明のレンズ球面研削装置は、ダイヤモンド砥石Ｗを超音波により振動させる超音波振動子６３を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ球面研削方法及び装置に関し、さらに詳しくは、レンズ球面加工において生産性を改善することができるレンズ球面研削方法及び装置に関する。

従来、レンズ被削材の加工面を球面状に研削するレンズ球面研削方法や装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなレンズ球面研削方法や装置では、通常、レンズ被削材を研削する砥石としてダイヤモンド粒子をバインダーで固めたダイヤモンド砥石を使用している。回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削するようにしている。

上記のように研削されたレンズ被削材は、次いで、スムージング加工が施される。このスムージング加工では、研削工程より砥石の番手を高くした（砥石の粒度を細かくした）２種類のダイヤモンドペレット皿を用い、前工程と後工程の２工程をかけてレンズ被削材の球面状に研削した加工面を円滑にする加工を行う。そして、最後にポリシング加工を経て上記レンズ被削材が円滑な球面状の面を有するレンズに仕上げられる。

このようにレンズ被削材を所望のレンズに仕上げるレンズ球面加工では、研削工程、第１スムージング工程（前工程）、第２スムージング工程（後工程）、そしてポリシング工程の４工程が必要であるが、生産性の点から、まだ改良の余地が残されており、その改善策の提案が強く望まれていた。
特開２００６−２９７５１１号公報 特開２００５−１４１６８号公報

本発明の目的は、レンズ球面加工において生産性を向上することが可能なレンズ球面研削方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のレンズ球面研削方法は、回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削する際に、前記ダイヤモンド砥石に超音波による振動を与えながら前記レンズ被削材の加工面を球面状に研削することを特徴とする。

本発明のレンズ球面研削装置は、回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削するレンズ球面研削装置において、前記ダイヤモンド砥石を超音波により振動可能に構成したことを特徴とする。

上述した本発明によれば、回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削する際に、ダイヤモンド砥石に超音波による振動を与えながら研削するようにしたので、ダイヤモンド砥石の砥粒間に入り込むレンズ被削材の研削屑粉が振動とその振動により砥粒間に流れ込み易くなった研削液による相互作用により砥粒間に詰まり難くなる。そのため、従来より砥石の粒度を細かくした（砥石の番手を高くした）ダイヤモンド砥石を使用することができるので、スムージング加工の前工程までをこの研削加工で同時に行うことが可能になる。従って、レンズ球面加工におけるスムージング加工の前工程を省き、製造工程を短縮することができるので、生産性の改善が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜３は、本発明のレンズ球面研削装置の一実施形態を示し、このレンズ球面研削装置は、架台１内にレンズ被削材Ｗを保持する左右の保持手段２を備えている。各保持手段２は、架台１の上面１ａから上端部を上方に突出するレンズ軸３を有している。上下に延在するレンズ軸３は、架台１内で支持手段５を介して回転自在及び上下に移動自在に支持されている。レンズ軸３の下端部にはレンズ軸３と共に上下に移動するプレート７が配置され、レンズ軸３は不図示の軸受けを介してプレート７に回転自在に取り付けられている。プレート７より下側のレンズ軸３の下端部分にはプーリ９が固定されている。

レンズ軸３を回転駆動するためのモーター１１がプレート７に設置されている。モーター１１の駆動軸に固定したプーリ１３とレンズ軸３のプーリ９との間にベルト１５が掛回され、モーター１１の作動により、レンズ軸３が回転するようになっている。また、プレート７には、レンズ軸３を昇降するための昇降用シリンダ１７の伸縮するロッド１７ａの先端が連結され、昇降用シリンダ１７の作動によりレンズ軸３が上下に移動する構成になっている。レンズ軸３の上端には、研削するレンズ被削材Ｗを保持するためのレンズホルダー１９が設けられている。

架台１の上方には、支持手段２０を介してレンズ被削材Ｗを研削する左右の研削手段２１が配設されている。各研削手段２１の一例を図４に示す。この研削手段２１は、筒状のケーシング２３内に上下の軸受け２５を介して回転自在に配置されたスピンドル２７を備えている。上下に延在するスピンドル２７内には、カップ状のダイヤモンド砥石Ｘを有する研削工具６７を保持する工具ホルダー２９をスピンドル２７の下端部に取り付けるための円筒状のクランプロッド３１が上下に摺動自在に保持され、クランプロッド３１とスピンドル２７との間に配置したスプリング３３により、クランプロッド３１が下方に付勢されている。

クランプロッド３１の上方にはブラシケース３５が設けられ、その下方にクランプロッド３１を押し上げるためのピストン３７とシリンダ３９が配設されている。シリンダ３９内の下側空間部３９ａまたは上側空間部３９ｂに流体圧を加えることにより、ピストン３７が上方にまたは下方に移動するようになっている。

クランプロッド３１の上部には、負極の電源ブラシ４０を取り付けた負極の電極ロータ４１が固定されている。電極ロータ４１の外周にはリング４３が取り付けられている。ピストン３７の上方への移動によりピストン３７内に突設したリング状の突起部３７ａがリング４３を押し上げ、それによりクランプロッド３１を上方に押し上げる構成にしている。また、ピストン３７が下方に移動すると、突起３７ａがリング４３から離間し、クランプロッド３１はスプリング３３により下方に押し下げられるようにしてある。

ブラシケース３５内には、正極の電源ブラシ４５が絶縁体４７を介して取り付けられている。工具ホルダー２９をスピンドル２７の下端部に取り付けてロックしたときに、電源ブラシ４５の下方に配置した正極の電極ロータ４９と接触するようになっている。電源ブラシ４０，４５は不図示の電源に接続されている。

ケーシング２３には、スピンドル２７を回転駆動するためのモーター５１が設置されている。スピンドル２７に固定したプーリ５３と、モーター５１の駆動軸５１ａに固定したプーリ５５間にベルト５７が掛回され、モーター５１の作動によりスピンドル２７が回転する。

工具ホルダー２９は、ハウジング６１と、このハウジング６１内に配設した超音波振動子６３と、超音波振動子６３の下端に固定した支持ホーン６５と、この支持ホーン６５の下端に固定した研削工具６７を有している。研削工具６７の下端部にダイヤモンド粒子をバインダーで固めたカップ状のダイヤモンド砥石Ｘが設けられている。

ハウジング６１の上部開口内面には、スピンドル２７の下端部に形成した貫通孔に出没自在に保持したロックボール６９が係合する段部を備えた係合面７１が形成されている。ハウジング６１の上部外周にはスピンドル２７の下端部内周に形成したテーパ面２７ａに合致するテーパ面７３が形成されている。

ピストン３７を上側に移動させた状態で、工具ホルダー２９をスピンドル２７の下端部にテーパ面２７ａ，７３が当接するまで挿入した後、ピストン３７を下方に移動させ、それにより下方に移動するクランプロッド３１がロックボール６９を貫通孔から外側に押し出してハウジング６１の係合面７１の段部に係合させ、工具ホルダー２９をスピンドル２７にロック（装着）するようになっている（図４の状態）。

超音波振動子６３は、ハウジング６１に設けた端子７５，７７に導線７９，８１を介して接続されている。端子７５，７７は、工具ホルダー２９をスピンドル２７に装着（ロック）した際に、クランプロッド３１の下端部位に配置した端子８３，８５に接触するようになっている。端子８３，８５は不図示の配線より、電極ロータ４１，４９に接続されている。電源からの電圧が負荷させると、超音波振動子６３がダイヤモンド砥石Ｘの回転軸Ｘａの軸線方向に振れる振動を発生し、それを支持ホーン６５を介して研削工具６７のダイヤモンド砥石Ｘに伝達し、ダイヤモンド砥石Ｘに対して、回転軸Ｘａの軸線方向ｍに振れる超音波振動を与える。

支持手段２０は、架台１の上面１ａに立設した支持体９１と、この支持体９１に対して１点ｋを中心に旋回可能に取り付けた旋回体９３を備えている。この旋回体９３に横方向に移動可能な移動体９５が取り付けられ、この移動体９５にケーシング２３が固定されている。支持体９１に設けたハンドル９７を回すことにより、不図示の旋回機構を介して、旋回体９３が１点ｋを中心に左右に旋回できるようになっている。また、旋回体９３に設けたハンドル９９を回すことにより、不図示の移動機構を介して移動体９５が左右に移動可能になっている。

レンズ球面研削では、カップ状のダイヤモンド砥石Ｘを図５，６に示すように傾斜させた状態でレンズ被削材Ｗ（レンズ軸）の中心線ｃ上に接触させる必要がある。そこで、ハンドル９９により移動体９５を移動させてダイヤモンド砥石Ｘの接触部Ｘｃを中心線ｃ上に位置させる一方、ハンドル９７により旋回体９３を研削する球面の曲率に合わせて所定角度θだけ傾斜させるのである。

以下、上述したレンズ球面研削装置を用いて本発明のレンズ球面研削方法を説明する。

先ず、上記したようにロックボール６９をハウジング６１の係合面７１の段部に係合させ、工具ホルダー２９をスピンドル２７に装着する（図４の状態）。次いで、ハンドル９７，９９を操作して、研削する球面の曲率に合わせてダイヤモンド砥石Ｘを所定の位置に移動させる。この状態で装置を作動させる。

即ち、モーター５１の作動により、スピンドル２７が回転する一方、モーター１１の作動によりレンズ軸３が回転する。また、昇降用シリンダ１７の作動により、プレート７が上方に移動し、それによりレンズ軸３がレンズ被削材Ｗを研削位置まで上昇させる。レンズホルダー１９に保持されるレンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１に不図示の研削液供給手段から研削液が供給される。研削液としては、従来公知のものが使用可能で、特に限定されない。

超音波振動子６３がダイヤモンド砥石Ｘの回転軸Ｘａの軸線方向ｍに振れる振動を発生し、それを支持ホーン６５を介して研削工具６７のダイヤモンド砥石Ｘに伝達し、超音波による回転軸Ｘａの軸線方向ｍの振動がダイヤモンド砥石Ｘに与えられる。

レンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１と接触した回転振動するダイヤモンド砥石Ｘにより、回転するレンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１が球面状に研削される。この際に、回転するダイヤモンド砥石Ｘに振動が付与されているので、研削液がダイヤモンド砥石Ｘの砥粒間に流れ込み易くなり、その流れ込む研削液と振動の相互作用によりレンズ被削材Ｗの研削屑粉がダイヤモンド砥石Ｘの砥粒間に詰まることなく研削が行われる。所定時間研削し、所望の曲率を有する球面を有するレンズが得られる。

上述した本発明によれば、回転するダイヤモンド砥石Ｘにより、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材Ｗの加工面Ｗ１を球面状に研削する際に、ダイヤモンド砥石Ｘに超音波による振動を与えながら研削するようにしたので、ダイヤモンド砥石Ｘの砥粒間に入り込むレンズ被削材Ｗの研削屑粉が振動と砥粒間に流れ込む研削液による相互作用により詰まり難くなるため、ダイヤモンド砥石Ｘに従来より砥石の粒度を細かくした（砥石の番手を高くした）ダイヤモンド砥石を使用することができ、その結果、スムージング加工の前工程までをこの研削加工で同時に行うことが可能になる。従って、レンズ球面加工におけるスムージング加工の前工程を省略し、製造工程の短縮を図ることができるので、生産性を向上することができる。

本発明において、上記実施形態では、超音波振動子６３がダイヤモンド砥石Ｘの回転軸Ｘａの軸線方向ｍに振れる振動を発生するようにしたが、それに代えて、超音波振動子６３がダイヤモンド砥石Ｘの回転軸Ｘａに対して交差する径方向に振れる振動を発生し、それを支持ホーン６５を介して研削工具６７のダイヤモンド砥石Ｘに伝達し、カップ状のダイヤモンド砥石Ｘを回転軸Ｘａと交差する径方向に振動するように構成してもよい。

また、研削手段２１は、工具ホルダー２９をスピンドル２７に着脱自在に取り付ける構成にしているが、工具ホルダー２９をスピンドル２７に固定し、一体的に構成するようにしてもよい。

上記実施形態の装置は、２つのレンズ被削材Ｗを同時に研削できるようにするため、左右に、レンズ被削材Ｗを保持する保持手段２とレンズ被削材Ｗを研削する研削手段２１を配置する構成にしたが、保持手段２と研削手段２１をそれぞれ１つ有する構成であってもよく、またそれぞれ３つ以上の保持手段２と研削手段２１を左右前後に有する装置であってもよい。

本発明は、カップ状のダイヤモンド砥石Ｘによりレンズを球面状に研削するのに好ましく用いることができるが、ダイヤモンド砥石Ｘによりレンズを球面状に研削するものであれば、いずれにも適用することができる。

本発明のレンズ球面研削装置の一実施形態を示す正面図である。 図１のレンズ球面研削装置の側面図である。 図１のレンズ球面研削装置の平面図である。 研削手段の一例を示す断面図である。 凸状の球面研削を示す断面図である。 凹状の球面研削を示す断面図である。

符号の説明

２ 保持手段
３ レンズ軸
１９ レンズホルダー
２１ 研削手段
２７ スピンドル
２９ 工具ホルダー
３１ クランプロッド
６３ 超音波振動子
６５ 支持ホーン
６７ 研削工具
Ｘ ダイヤモンド砥石
Ｘａ 回転軸
Ｗ レンズ被削材
Ｗ１ 加工面

Claims (6)

1. 回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削する際に、前記ダイヤモンド砥石に超音波による振動を与えながら前記レンズ被削材の加工面を球面状に研削するレンズ球面研削方法。
2. 前記ダイヤモンド砥石の回転軸の軸線方向に超音波による振動を与える請求項１に記載のレンズ球面研削方法。
3. 前記ダイヤモンド砥石の回転軸と交差する径方向に超音波による振動を与える請求項１に記載のレンズ球面研削方法。
4. 回転するダイヤモンド砥石により、研削液を供給しながら回転するレンズ被削材の加工面を球面状に研削するレンズ球面研削装置において、前記ダイヤモンド砥石を超音波により振動可能に構成したレンズ球面研削装置。
5. 前記ダイヤモンド砥石を該ダイヤモンド砥石の回転軸の軸線方向に超音波により振動可能に構成した請求項４に記載のレンズ球面研削装置。
6. 前記ダイヤモンド砥石を該ダイヤモンド砥石の回転軸と交差する径方向に超音波により振動可能に構成した請求項４に記載のレンズ球面研削装置。

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