CN100515674C - 带有倒角机构的透镜磨削装置 - Google Patents

Abstract

一种带有倒角机构的透镜磨削装置(1)，使磨削面(4a)成为球面的透镜磨削用的磨削盘(4)以通过球面的球心(O)的旋转中心线(4A)为中心进行旋转，并作球心摆动，使该旋转中心线(4A)形成以球心(O)为顶点的圆锥面，以此对透镜坯料(W)进行球面磨削。在球面磨削后，使磨削完毕的透镜坯料(W1)退避到上方，将附设的倒角机构(60)的倒角工具(61)定位在与旋转中心线(4A)一致的倒角位置(61A)，且一边将磨削完毕的透镜坯料(W1)推压在倒角工具(61)上一边旋转，进行倒角加工，在倒角加工后，将倒角工具(61)返回到不与磨削盘(4)干涉的退避位置(61B)。采用本发明，可在使用了盘型砂轮的磨削加工后继续可高效率地进行倒角加工。

Description

带有倒角机构的透镜磨削装置

技术领域

本发明涉及使用具有球面形状磨削面的磨削盘对光学球面透镜进行磨削加工的透镜磨削装置。更详细地说，涉及具有对磨削好的透镜坯料进行倒角加工用的倒角机构的透镜磨削装置及其使用方法。

背景技术

作为光学球面透镜的磨削方法，大家都知道由杯型砂轮进行的球面制成方法。该方法如图6所示，一边将以轴线102为中心旋转的杯型砂轮103的球面磨削面104推压在以轴线100为中心旋转的加工对象的玻璃坯料101上一边进行磨削加工，制成以轴线100、102的交点为球心的球面105。该加工方法是完全的球面制成方法，但存在着因杯型砂轮103磨损所产生的曲率失真、在玻璃坯料101的磨削面的中心部分发生切削残留等问题。

本案申请人在专利文献1中提出了使盘式砂轮即金刚石工具进行旋转及球心摆动以对球面透镜进行磨削加工的透镜磨削方法。若采用此处所示的透镜磨削方法，则可消除杯式砂轮所进行的球面制成方法中发生的问题。尤其是也有在大曲率的透镜面的磨削加工中，所获得的透镜面中曲率不均较少的优点。

另一方面，作为光学球面透镜的倒角装置，在专利文献2中提出了可附设在使用了杯型砂轮的曲线形成器上、与透镜的球面加工同时进行倒角的透镜的外周倒角装置。另外，专利文献3提出了这样一种方法：一边使比倒角对象的凹透镜曲率半径大的曲率半径的凸形状的倒角用的砂轮旋转，一边使其与倒角对象的凹透镜接触进行倒角加工。

专利文献1：日本专利特开2003-340702号公报

专利文献2：日本实开昭49-28293号公报

专利文献3：日本专利特开2002-126986号公报

这里，在使用了杯型砂轮的磨削加工中，如专利文献2所述，具有在曲线形成器上可附设同时进行加工的倒角装置的优点。然而，专利文献1中提出的使用了盘式砂轮的透镜磨削加工与使用了杯型砂轮的球面制成方法相比具有上述优点，但有不能附设同时进行倒角的倒角装置的缺点。

因此，在使用了盘式砂轮的透镜磨削加工中，必须通过手工作业进行倒角作业，或配置具有砂轮旋转轴的独立的倒角加工装置，例如利用专利文献3所示的方法进行倒角。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种不使用独立的倒角加工装置、也不增加旋转轴就可在使用了盘式砂轮的磨削加工后继续进行倒角加工的带有倒角机构的透镜磨削装置。

为实现上述目的，本发明的带有倒角机构的透镜磨削装置具有：

含有球面形状的磨削面的磨削盘；

对该磨削盘进行支承、配置成中心轴线通过所述磨削面球心的状态的磨削盘主轴；

对所述磨削盘主轴进行支承的球心摆动体；

以使所述磨削盘主轴的中心轴线在以所述球心为顶点的圆锥面上进行旋转的状态使所述球心摆动体作球心摆动用的摆动机构；

使所述磨削盘主轴围绕中心轴线旋转用的磨削盘旋转机构；

对加工对象的透镜坯料进行保持、配置成中心轴线通过所述球心的状态的透镜保持架；

将该透镜保持架沿其中心轴线向所述磨削盘送出用的工件进给机构；

使所述透镜保持架围绕其中心轴线旋转用的工件旋转机构；

对通过由所述磨削盘对所述透镜坯料进行磨削而获得的磨削完毕的透镜坯料进行倒角的倒角机构，

该倒角机构具有：

含有圆环状的锥状磨削面的倒角工具；

将所述倒角工具移动到其中心轴线与所述透镜保持架的中心轴线一致的倒角位置、及从该倒角位置退避后的退避位置的工具移动机构；

使所述倒角工具相对于所述透镜保持架而向它们的中心轴线的方向移动的倒角用进给机构，

当保持有所述磨削完毕的透镜坯料的所述透镜保持架沿离开所述磨削盘的方向返回时，在该磨削完毕的透镜坯料与所述磨削盘之间形成可配置所述倒角工具的间隔。

在这种结构的带有倒角机构的透镜磨削装置中，如下那样进行球面透镜的磨削加工和倒角加工。

首先，使所述磨削盘旋转并作球心摆动，将由所述透镜保持架所保持的透镜坯料以规定的进给速度送出，按压在作旋转及球心摆动的所述磨削盘的磨削面上，一边将按压在所述磨削盘上的所述透镜坯料以规定的切削进给速度送出，一边对该透镜坯料进行磨削加工。

接着，将通过实施规定的磨削加工所获得的磨削完毕的透镜坯料沿离开所述磨削盘的方向返回。

然后，从所述退避位置使所述倒角工具移动并定位在所述倒角位置，将由所述透镜保持架所保持的磨削完毕的透镜坯料送出并将其按压在处于所述倒角位置的所述倒角工具的所述锥状磨削面上，一边将按压在所述倒角工具上的所述透镜坯料以规定的切削进给速度送出，一边对该磨削完毕的透镜坯料进行倒角用的磨削加工。

并且，只要使倒角加工后的已倒角透镜坯料离开所述倒角工具，使所述倒角工具从所述倒角位置退避到所述退避位置即可。

在本发明中，一边使具有球面磨削面的磨削盘作球心摆动一边对透镜坯料进行磨削加工，以使磨削盘的旋转中心线形成以球面磨削面的球心为顶点的圆锥面。如此，通过使工具盘作摆动运动，可精度良好地加工小曲率的球面透镜面。另外，不从透镜保持架上卸下球面已被磨削加工的磨削完毕的透镜坯料，就可继续进行倒角加工。在倒角加工中，由于只要使保持有磨削完毕的透镜坯料的透镜保持架旋转即可，故不必为倒角加工而新设置旋转轴。于是，可实现能利用价廉的结构高效地进行倒角加工的透镜磨削装置。

这里，在本发明中，其特征是，所述工具移动机构是使所述倒角工具沿直线或曲线状的移动路径移动的机构。

另外特征是，所述倒角用进给机构是使所述倒角工件向其中心轴线的方向往复移动的倒角工具进给机构。

此外，本发明的特征是，具有对由所述工件进给机构进行的所述透镜保持架的进给动作予以数值控制的数值控制部，该数值控制部对于所述倒角工具的位置显示数值，并将由所述透镜保持架所保持的所述磨削完毕的透镜坯料向所述倒角工具按压移动，控制所述磨削完毕的透镜坯料的面的大小。

在本发明的带有倒角机构的透镜磨削装置中，一边使具有球面磨削面的磨削盘作球心摆动一边对透镜坯料进行磨削加工，以使磨削盘的旋转中心线形成以球面磨削面的球心为顶点的圆锥面。如此，通过使工具盘摆动运动，可精度良好地加工小曲率的球面透镜面。另外，不从透镜保持架上卸下已被磨削加工好球面的磨削完毕的透镜坯料就可继续进行倒角。在倒角加工中，由于只要使保持有磨削完毕的透镜坯料的透镜保持架旋转即可，故不必为了倒角加工而重新设置旋转轴。于是，可实现以价廉的结构效率良好地进行倒角加工的透镜磨削装置。

附图说明

图1是表示应用了本发明的带有倒角机构的透镜磨削装置主要部分的大致结构图。

图2是表示图1的带有倒角机构的透镜磨削装置的倒角机构的立体图。

图3是表示图1的带有倒角机构的透镜磨削装置的球面磨削动作的说明图。

图4是表示图1的带有倒角机构的透镜磨削装置的倒角加工动作的说明图。

图5是表示倒角机构的另外例子的立体图。

图6是表示利用以往的球面制成方法进行磨削的说明图。

具体实施方式

下面参照附图，说明应用了本发明的带有倒角机构的透镜磨削装置的实施例。

图1是表示本实施例的光学球面透镜磨削用的带有倒角机构的透镜磨削装置的主要部分的大致结构图。带有倒角机构的透镜磨削装置1具有：对加工对象的透镜坯料W进行保持用的透镜保持架3；以及磨削盘4，该磨削盘4具有对由透镜保持架3所保持的透镜坯料W进行磨削加工的球面磨削面4a。另外，附设有具有倒角工具61的倒角机构60。

透镜保持架3以其保持面3a向下水平保持的状态而被固定在垂直的工件主轴5的下端。在工件主轴5的中心形成有向其轴线方向延伸的吸引通道5a，其下端向透镜保持架3的保持面3a的中心开口，其上端经由旋转接头6及空气滤清器7而与真空发生器8的吸引侧连接。通过由真空发生器8对吸引通道5a进行真空吸引，将透镜坯料W吸附保持在透镜保持架3的保持面3a上。

工件主轴5同轴状态地配置在上端封闭的圆筒状的垂直保持筒9的内部，通过上下一对轴承10、11由该垂直保持筒9保持成旋转自如的状态。另外，工件主轴5，通过透镜轴旋转用电动机12而以工作主轴5的垂直中心轴线即透镜旋转中心线5A为中心被旋转驱动。在垂直保持筒9的上端连接有气缸13，该气缸13被固定在上端被封闭的支承圆筒14的内部。垂直保持筒9受到气缸13的向下方的规定力的推压。

工件主轴5通过工件进给机构20而进行升降。工件进给机构20具有水平臂21，在安装于该水平臂21前端的垂直圆筒部22内插入同轴状态的垂直保持筒9，支承圆筒14固定在水平臂21的上表面上，水平臂21通过具有进给螺杆23、螺母24及伺服电动机25的升降机构而沿垂直线性导向件26升降。

这里，在通过气缸13对透镜主轴5进行支承的支承圆筒14上，安装有对安装在支承筒14内侧的垂直保持筒9上端9a进行检测用的非接触式传感器27。通常，该非接触式传感器27处于断开状态，当垂直保持筒9相对于支承圆筒14上升时，该上端9a由非接触式传感器27检测，该传感器的输出切换成接通状态。

接着，配置在透镜保持架3下方的磨削盘4配置成：其球面磨削面4a的球心O位于透镜保持架3侧的透镜旋转中心线5A(工件主轴5的中心轴线)的延长线上。在该磨削盘4的背面一体形成有主轴4b，该主轴4b通过球心摆动体31被支承成旋转自如的状态。这里，磨削盘4的旋转中心线4A(主轴4b的中心轴线)在球心O以锐角θ与垂直延伸的透镜旋转中心线5A交叉地由球心摆动体31支承主轴4b。

球心摆动体31具有：半球状的杯部分31a；从该杯部分31a的底中心外周面部分向半径方向的外方突出的圆筒部分31b，圆筒部分31b上以同轴状态将主轴4b安装成旋转自如的状态。另外，凸缘31c从圆筒部分31b的下端部向横方延伸，在此处搭载有主轴驱动用的电动机32。

球心摆动体31的杯部分31a由形成于支承板33的圆环状内周面33a支承成可球心摆动的状态。圆环状内周面33a是以球心O为球心的球面，载放在该圆环状内周面33a上的外周面31d为球面的杯部分31a以球心O为中心可摆动。在本例中，在圆环状内周面33a上形成有压缩空气吹出孔或槽33b，在此处通过压缩空气供给路33c供给压缩空气。因此，杯部分31a被保持成从圆环状内周面33a上浮的状态。于是，可使球心摆动体31以球心O为中心顺利地进行摆动。

球心摆动体31的下端通过连杆接头34及摆动幅度调整单元35而与电动机36的输出轴连接。球心摆动体31与连杆接头34的连接点34a位于磨削盘旋转中心线4A的延长线上，电动机36的旋转中心线36A始终被保持成朝向球心O的状态。一旦对摆动幅度调整单元35的调整旋钮35a进行操作，则连接点34a与电动机36的旋转中心线36A的间隔产生变化。于是，可调整球心摆动体31的摆动运动的摆动幅度。

接着，电动机36由摆动角调整单元37支承。摆动角调整单元37具有配置在固定的位置上的弓形的凸轮38，该凸轮38呈以球心O为中心的圆弧形状。支承构件39安装成可沿该凸轮38滑动的状态，此处安装有电动机36。在支承构件39上固定有螺母40，在螺母40上旋入有进给螺杆41。进给螺杆41的端部与手柄42连接。

一旦转动手柄42，支承构件39就沿凸轮38运动。即，由球心摆动体31支承的磨削盘主轴4b以球心O为中心摆动规定量。于是，可利用摆动角调整单元37，对磨削盘4的旋转中心线4A相对于垂直的透镜旋转中心线5A所构成的角度θ即摆动中心线的角度进行变更。

图2是表示带有倒角机构的透镜磨削装置1的倒角机构60部分的局部立体图。现参照图1和图2进行说明。本例的倒角机构60的倒角工具61是具有向上方扩开的锥形的圆环状磨削面61a的金刚石工具，其中心轴线61b与透镜旋转中心线5A平行地固定在工具臂62的前端部上。工具臂62的后端部固定在垂直旋转轴63上，该垂直旋转轴63通过轴承64由支承部件65支承成旋转自如的状态。垂直旋转轴63由安装在支承部件65上端面的旋转式作动器66旋转驱动。

当由旋转式作动器66使垂直旋转轴63旋转时，从此处水平延伸的工具臂62就向水平方向回转，就可使安装在工具臂62前端上的倒角工具61向以下位置移动，即：倒角工具61的中心轴线61b与透镜旋转中心线5A一致的倒角位置61A和从该倒角位置61A向横向退避的退避位置61B。在倒角工具61处于退避位置61B的状态下，该倒角工具61就不会与向下方送出的透镜保持架3及其所保持的透镜坯料W相干涉。

另外，支承部件65支承在升降式滑块67上，升降式滑块67可沿着固定在未图示的装置架台上的垂直导轨68进行升降，且通过气缸69使升降式滑块67升降。当驱动气缸69使升降式滑块67升降时，安装在升降式滑块67上的支承部件65进行升降。于是，从由支承部件65所支承的垂直旋转轴63向水平延伸的工具臂62也进行升降，安装在该工具臂62前端上的倒角用工具61也升降。

接着，在本例中，上述的各部分的驱动控制由数值控制用的控制器50进行。输入装置51与控制器50连接，通过输入指定数值，就可决定由透镜保持架3所保持的透镜坯料W的进给量、切削量、通过球面磨削而获得的磨削完毕的透镜坯料W1的倒角加工时的进给量及倒角量等。另外，借助输入装置51，通过手动操作，就可进行将透镜坯料W等送出的动作。

(球面磨削加工)

参照图3来说明本例的带有倒角机构的透镜磨削装置1的球面磨削动作。首先，将透镜坯料W吸附保持在透镜保持架3上。接着，通过手动操作，驱动伺服电动机25，将透镜坯料W向磨削盘4轻轻进给。当透镜坯料W与磨削盘4接触后，工件主轴5的下降停止。然后，通过轻轻进给，仅使水平臂21(工件进给台)下降。其结果，工件主轴5及旋转自如地对其支承的垂直保持筒9相对于水平臂21进行上升，非接触式传感器27对垂直保持筒9的上端9a进行检测并切换成接通状态。

当确认了非检测式传感器27切换成接通状态后，暂时停止进给。然后，将伺服电动机25的进给速度设成超低速，使水平臂21上升。当水平臂21上升时，停止着的工件主轴5和垂直保持筒9就相对于非接触式传感器27下降。其结果，垂直保持筒的上端9a离开非接触式传感器27的检测位置，非接触式传感器27再返回到断开状态。控制器50将该切换成断开状态的瞬间的位置储存为加工开始位置。

控制器50从该加工开始位置加上加工余量来设定加工结束位置。另外，在加工开始位置加上第1切削量，设定速度变更点。如此，在设定各点后，输入加工开始指令，吸附固定在磨削盘4及透镜保持架3上的透镜坯料W开始旋转。然后，将透镜坯料W以快进方式送出到加工开始位置。

到达加工开始位置后，将速度切换成第1切削速度，以该速度一边送出透镜坯料W一边进行磨削。图3(a)表示磨削开始时的状态。

以第1切削量切削透镜坯料W，在达到第1切削位置后，即达到图3(b)所示的切削状态后，球心摆动体31开始摆动，以比第1切削速度慢的精加工速度边送出透镜坯料W边进行切削。其结果，透镜坯料W被切削，如图3(c)那样获得形成有球状透镜面Wa的磨削完毕的透镜坯料W1。

若确认已到达加工结束位置，则在停止球心摆动体31所进行的摆动后，将水平臂21返回到上方，停止磨削盘4的旋转。

(倒角加工)

这里，在将水平臂21返回到上方，由其下端的透镜保持架3保持的磨削完毕的透镜坯料W1与其下方的磨削盘4之间，确保可从横向插入倒角工具61的间隔。并将工件主轴5的旋转设成从2000rpm维持在3000rpm的状态。即，将磨削完毕的透镜坯料W1保持在从2000rpm在3000rpm进行旋转的状态。

然后，驱动倒角机构60的旋转式作动器66，使工具臂62回转，并使安装在其前端上的倒角工具61从退避位置61B移动到倒角位置61A，定位在该倒角位置61A上。在该状态下，倒角工具61的中心轴线61b与透镜旋转中心轴线5A一致。图4表示该状态。

在将倒角工具61定位后，驱动工件进给机构20，将磨削完毕的透镜坯料W1向下方送出，并推压在倒角工具61的圆环状磨削面61a上，开始倒角加工。在倒角加工中，将倒角工具61的上下方向的位置固定，利用来自控制器50的数值指令确定被保持在工件主轴5上的磨削完毕的透镜坯料W1的进给量，以规定的进给速度进行磨削完毕的透镜坯料W1的进给。于是，通过来自控制器50的数值指令来控制倒角量。

倒角加工结束后，利用工件进给机构20使已倒角透镜坯料退避到上方。然后，驱动倒角机构60的旋转式作动器66，使倒角工具61从倒角位置61A向退避位置61B移动，返回到该退避位置61B。

如此，在本例的带有倒角机构的透镜磨削装置1中，在球面磨削加工后可继续对由工件主轴5的透镜保持架3所保持的磨削完毕的透镜坯料W1进行倒角加工。因此，与在球面磨削后从透镜保持架3上卸下磨削完毕的透镜坯料W1并安装在倒角装置的旋转轴上进行倒角加工的场合、或者利用手动作业对从透镜保持架3上卸下的磨削完毕的透镜坯料W1进行倒角的场合不相同，可高效率地进行倒角加工。另外，与独立设置倒角装置的场合、或者在除了工件主轴外设置倒角加工用的旋转轴的场合相比，可构成价廉结构的倒角机构。

(倒角机构的其他例子)

图5是表示倒角机构60的另外例子的立体图。该图所示的倒角机构60A是滑动式的，使倒角工具61沿着直线移动路径移动到倒角位置61A及退避位置61B。即，倒角机构60A的倒角工具61，被支承在可沿着导轨71向水平方向作直线往复移动的滑块72上。滑块72由未图示的气缸等的直动机构驱动。除此以外的部分与图1、2所示的例子相同，故对于相应的部分标上相同的符号，省略对它们的说明。

另外，作为用于使倒角机构60中的倒角工具61移动到倒角位置61A和退避位置61B的移动机构，除了沿着上述那样的圆弧状的轨迹进行移动的回转臂式、沿着直线状轨迹进行移动的滑动式外，可采用各种移动机构。

Claims (5)

1.一种带有倒角机构的透镜磨削装置，其特征在于，具有：

含有球面形状的磨削面的磨削盘；

对该磨削盘进行支承、配置成中心轴线通过所述磨削面球心的状态的磨削盘主轴；

对所述磨削盘主轴进行支承的球心摆动体；

以使所述磨削盘主轴的中心轴线在以所述球心为顶点的圆锥面上进行旋转的状态使所述球心摆动体作球心摆动用的摆动机构；

使所述磨削盘主轴围绕中心轴线旋转用的磨削盘旋转机构；

对作为加工对象的透镜坯料进行保持、配置成中心轴线通过所述球心的状态的透镜保持架；

将该透镜保持架沿其中心轴线向所述磨削盘送出用的工件进给机构；

使所述透镜保持架围绕其中心轴线旋转用的工件旋转机构；

对通过所述磨削盘对所述透镜坯料进行磨削而获得的磨削完毕的透镜坯料进行倒角的倒角机构，

该倒角机构具有：

含有圆环状的锥状磨削面的倒角工具；

将所述倒角工具移动到其中心轴线与所述透镜保持架的中心轴线一致的倒角位置、及从该倒角位置退避后的退避位置的工具移动机构；

使所述倒角工具相对于所述透镜保持架而沿所述倒角工具和所述透镜保持架的中心轴线的方向移动的倒角用进给机构，

当使保持有所述磨削完毕的透镜坯料的所述透镜保持架沿离开所述磨削盘的方向返回时，在该磨削完毕的透镜坯料与所述磨削盘之间形成可配置所述倒角工具的间隔。

2.如权利要求1所述的带有倒角机构的透镜磨削装置，其特征在于，所述工具移动机构是沿着直线状或曲线状的移动路径使所述倒角工具移动的机构。

3.如权利要求1所述的带有倒角机构的透镜磨削装置，其特征在于，所述倒角用进给机构是使所述倒角工具沿所述倒角工具的中心轴线的方向往复移动的倒角工具进给机构。

4.如权利要求1所述的带有倒角机构的透镜磨削装置，其特征在于，具有对由所述工件进给机构进行的所述透镜保持架的进给动作进行数值控制的数值控制部，

由该数值控制部控制所述磨削完毕的透镜坯料相对于所述倒角工具的进给量，并决定所述磨削完毕的透镜坯料的面的大小。

5.一种带有倒角机构的透镜磨削装置的使用方法，使用权利要求1至4中任一项所述的带有倒角机构的透镜磨削装置，其特征在于，

使所述磨削盘旋转并作球心摆动，

以规定的进给速度将由所述透镜保持架所保持的透镜坯料送出，并推压在作旋转及球心摆动的所述磨削盘的磨削面上，

一边以规定的切削进给速度将推压在所述磨削盘上的所述透镜坯料送出，一边对该透镜坯料进行磨削加工，

使通过所述磨削加工而获得的磨削完毕的透镜坯料沿离开所述磨削盘的方向返回，

使所述倒角工具从所述退避位置移动并定位在所述倒角位置，

将由所述透镜保持架所保持的所述磨削完毕的透镜坯料送出并推压在处于所述倒角位置的所述倒角工具的所述锥状磨削面上，

以规定的切削进给速度将推压在所述倒角工具上的所述磨削完毕的透镜坯料送出，并对该磨削完毕的透镜坯料进行倒角用的磨削加工，

使经过倒角加工的所述磨削完毕的透镜坯料离开所述倒角工具，

然后，使所述倒角工具从所述倒角位置退避到所述退避位置。

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