CN109129104A - 透镜研磨装置以及透镜研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在抑制了固形研磨颗粒的摩耗的状态下能够高精度地对小曲率小径的球面透镜进行加工的透镜研磨装置。在研磨装置(1)中，将被透镜固定件(12)所保持的被加工透镜(11)按压于透镜加工皿(5)的按压机构(13)的按压轴(16)通过直线引导机构(18)而在中心轴线(3a)的方向上被引导。直线引导机构(18)具备2组引导部(32、33)，各引导部(32、33)分别具备：以包围按压轴(16)的方式配置在以上轴中心轴线(3a)为中心的等角度间隔的位置的3个球轴承(41～43)。各球轴承(41～43)分别在沿着与上轴中心轴线(3a)正交的方向而向朝着该上轴中心轴线(3a)的方向施加预压的状态下，与按压轴(16)的圆形外周面(16a)滚动接触。

Description

透镜研磨装置以及透镜研磨方法

技术领域

本发明涉及透镜研磨装置以及透镜研磨方法，特别是，涉及适合于曲率半径为5mm以下等小曲率的小径透镜的透镜球面的加工方面的小曲率小径透镜研磨装置以及透镜研磨方法。

背景技术

众所周知，作为透镜研磨装置，例如，有这样一种球心摆动式的透镜球面研磨装置，即：在将透镜加工皿按压在被加工透镜上的状态下进行球心摆动，对透镜球面进行研磨。根据这样的透镜研磨装置，使用利用直线引导机构而被直线引导的按压机构的按压轴，将对被加工透镜进行保持的透镜固定件按压到透镜加工皿。

图3是表示透镜研磨装置的对按压轴进行直线引导的直线引导机构的示意图。如该图所示，直线引导机构100具备圆筒状的轴固定件101，在轴固定件101内部以同轴状态而贯穿有按压机构的按压轴102。在轴固定件101的上下端的内周面，配置有：由圆筒状的轴套103、104而形成的滑动轴承。按压轴102通过滑动轴承而在沿着中心轴线102a的上下方向上能够滑动地被支撑。在按压轴102的下端部，以同轴状态，且是以能够旋转的状态安装有：透镜固定件105的固定件轴106。例如，在专利文献1中由本申请申请人提出有：具备由这样的滑动机构构成的直线引导机构的下轴球心摆动型研磨机。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004－298985号公报

发明内容

近年来，作为便携式通信终端或车载用摄像机等的透镜，越来越要求是小曲率小径的球面透镜。然而，对小曲率小径的透镜进行高精度球面加工是比较困难的，其理由如下所述。

首先，透镜研磨用加工皿的透镜加工面也要根据被加工透镜而成为小曲率的面。一般使用于透镜研磨的研磨用聚氨酯垫是难以粘贴到小曲率的透镜加工面(透镜研磨面)上的，没有适当的研磨工具。

因此，需要不使用聚氨酯垫而使用具备使用了固形研磨颗粒等的研磨面的加工皿。但是，由于固形研磨颗粒容易摩耗，所以，在加工时，需要减小加工皿对被加工透镜针的按压力，减少按压的无效行程。

然而，根据以往的透镜球面研磨装置，例如下轴球心摆动型研磨机，用于对透镜固定件进行按压的按压轴的直线引导件使用了滑动机构。滑动机构的滑动阻力大，无效行程大，因此，很难以较小的按压力并以适当的状态将被加工透镜按压于固形研磨颗粒的透镜加工面。

另外，在小曲率的透镜加工中，必须与小曲率成正比地提高机械精度。但是，在使用了滑动轴承例如金属轴套的按压轴的直线引导用的滑动机构中，在机构方面，按压轴和金属轴套的滑动接触部分需要适度的间隙。该滑动接触部分将产生与该间隙相对应的晃动量。由此，很难将下述的精度维持在10微米以下的高精度，即：使透镜固定件的中心轴线与加工皿的球心摆动中心一致的精度，也就是使利用滑动机构进行直线引导的按压轴的中心轴线与加工皿的球心摆动中心相一致的精度。

本发明的目的在于提供一种在抑制了固形研磨颗粒的摩耗的状态下能够高精度地对小曲率小径的球面透镜进行加工的透镜研磨装置以及透镜研磨方法。

本发明的适合于小曲率小径透镜的加工的透镜研磨装置具有：

透镜加工皿，其具备规定的曲率的透镜加工面，

摆动机构，其使所述透镜加工皿围绕所述透镜加工面的曲率中心摆动，

透镜固定件，其对被加工透镜进行保持，

按压机构，其具备：为了将被所述透镜固定件所保持的所述被加工透镜按压于所述加工皿的所述透镜加工面而与所述透镜固定件同轴地连结的按压轴，以及

直线引导机构，其将所述按压轴在其中心轴线的方向上进行引导，

所述直线引导机构具备：配置于在所述按压轴的所述中心轴线方向上分开的位置的2组引导部，

各所述引导部分别具备：以包围所述按压轴的方式配置在以所述中心轴线为中心的等角度间隔的位置的3个滚动轴承，

各所述滚动轴承分别在沿着与所述中心轴线正交的方向而向朝着该中心轴线的方向施加预压的状态，与所述按压轴的外周面进行滚动接触。

根据本发明的透镜研磨装置，在中心轴线方向上分开的2处位置，通过3个滚动轴承，从外周侧以滚动接触状态，对按压轴进行支撑。与以滑动接触状态对按压轴进行直线引导的情况相比，能够降低对按压轴进行按压时的滑动阻力，并能够减少无效行程。从而能够减小透镜加工皿对被加工透镜的按压力。例如，可以将最低按压力降低到3N。其结果，在利用使用了固形研磨颗粒的透镜加工皿来进行研磨加工时，能够容易地抑制固形研磨颗粒的多余的摩耗。

另外，在本发明中，对各滚动轴承施加预压，以使得滚动轴承和按压轴之间的滚动接触部分不产生间隙。按压轴和对按压轴进行直线引导的各滚动轴承之间不会出现有间隙。从而，可以将按压轴的中心轴线高精度地保持在通过透镜加工皿的摆动中心的位置。据此，可以将下述的精度维持在10微米以下的高精度，即：使得对被加工透镜进行保持的透镜固定件的中心轴线和加工皿的摆动中心相一致的精度。

为了使用上述构成的透镜研磨装置，对曲率半径为5mm以下的小曲率的透镜球面进行研磨，在本发明的透镜研磨方法中，

对各个滚动轴承分别设定预压力，以使得按压轴(透镜固定件)的中心轴线和透镜加工皿的透镜加工面的曲率中心以10微米以下的精度相一致，

将按压机构使得被加工透镜对透镜加工皿的透镜加工面施加的按压力的最低值设定为3N。

根据本发明的透镜研磨装置以及透镜研磨方法，能够以抑制了固形研磨颗粒的摩耗的状态高精度地进行：搭载在手机等便携式通信终端、车载用摄像机等上的曲率半径为5mm以下的小曲率且小径的透镜的球面研磨。

附图说明

图1是表示适合于适用本发明的小曲率小径透镜的加工的下轴球心摆动型研磨装置的概略构成图。

图2是表示图1的直线引导机构、以及其引导部的示意图。

图3是表示以往的按压轴的直线引导机构的示意图。

符号说明

1 研磨装置(下轴球心摆动型研磨装置) 2 下轴单元

2a 下轴中心轴线 3 上轴单元

3a 上轴中心轴线 4 控制盘

5 透镜加工皿 5a 透镜加工面

6 主轴 7 主轴箱

8 球心摆动机构 11 被加工透镜

11a 被加工透镜面 12 透镜固定件

12a 透镜保持面 2b 固定件轴

13 按压机构 14 升降台

16 按压轴 6a 圆形外周面

17 按压部 18 直线引导机构

19 按压弹簧 20 加压旋钮

21 支撑托架 22 工作台框架

23 垂直工作台引导部 24 气缸

31 轴固定件 32 引导部

33 引导部 41 球轴承

41b 外圈 42 球轴承

42b 外圈 43 球轴承

43b 外圈 44 轴承安装凸缘

45 轴承安装凸缘 51 支撑板

52 支撑板 53 支撑板

61 轴承支轴 62 轴承支轴

63 轴承支轴 O 摆动中心

具体实施方式

下面，参照附图，说明适合于适用了本发明的小曲率小径透镜的加工的透镜研磨装置的实施方式。虽然以下所述的透镜研磨装置是涉及下轴球心摆动型研磨装置，但是，本发明并不仅限定于下轴球心摆动型研磨装置。

图1是表示本实施方式的下轴球心摆动型研磨装置的概略构成图。下轴球心摆动型研磨装置1(以下仅称作“研磨装置1”)具有：下轴单元2、上轴单元3、以及掌控者各部的驱动控制的控制盘4。

下轴单元2具备：透镜加工皿5、主轴6、主轴箱7、以及球心摆动机构8。透镜加工皿5具备规定曲率的透镜加工面5a。以透镜加工面5a朝向上方的方式，透镜加工皿5被同轴地固定在主轴6的上端部。主轴6通过主轴箱7而被支撑成旋转自如的状态。本例子中的透镜加工皿5的透镜加工面5a为例如由固形研磨颗粒形成的研磨面。

通过配置在主轴箱7内的未图示的主轴马达，主轴6被驱动旋转，因此，透镜加工皿5也就围绕着通过透镜加工面5a中心的下轴中心轴线2a而被驱动旋转。主轴箱7由球心摆动机构8支撑。通过球心摆动机构8，透镜加工皿5以位于下轴中心轴线2a上的透镜加工面5a的曲率中心为摆动中心O而进行球心摆动运动。

上轴单元3具备：对被加工透镜11进行保持的透镜固定件12、对透镜固定件12进行按压的按压机构13、以及用于驱使透镜固定件12升降的的升降台14。透镜固定件12具备：将被加工透镜11的被加工透镜面11a以朝向下方的状态保持在下端的透镜保持面12a。固定件轴12b从透镜固定件12的上端面的中心同轴地向上方延伸。透镜固定件12的中心轴线是上轴中心轴线3a。

按压机构13具备：按压轴16、以及对按压轴16施加按压力的按压部17。按压轴16通过直线引导机构18而被直线引导。亦即，按压轴16被垂直地支撑，并在上轴中心轴线3a的方向上被直线引导，以使得按压轴16的中心轴线与上轴中心轴线3a相一致。在按压轴16的下端部，以同轴状态且以旋转自如的状态而连结有透镜固定件12的固定件轴12b。按压部17具备：用于将按压轴16沿着上轴中心轴线3a方向朝向下方按压的按压弹簧19、以及用于对按压弹簧19的按压力进行调整的加压旋钮20。也可以替代按压弹簧19而使用按压用的气缸。

按压机构13以及直线引导机构18借助支撑托架21被升降台14而被支撑。升降台14能够沿着垂直工作台引导部23升降，该垂直工作台引导部23安装在被固定设置的工作台框架22。升降台14的升降是通过安装在工作台框架22上的升降用的气缸24来进行的。作为升降用的驱动源，也可以使用伺服电机。

图2是表示直线引导机构18，图2(a)是表示对一部分进行剖切而观测到内部结构的状态的示意图，图2(b)是表示其上侧的引导部的示意图。

直线引导机构18具备圆筒状的轴固定件31，在该轴固定件31的中空部，按压轴16以同轴状态进行贯穿并延伸。另外，直线引导机构18为了对按压轴16在上下方向上进行直线引导而具备：安装在轴固定件31的上下端部位置的2组引导部32、33。因为上下的引导部32、33为相同构成，所以，只说明上侧的引导部32。图2中，对引导部32的各部分赋予的符号也同样地被赋予下侧的引导部33的所对应的部位。另外，省略引导部33的各部分的说明。

按压轴16在本例子中是截面呈圆形的轴，引导部32具备以包围按压轴16的方式而配置的3个滚动轴承，在本例子中具备球轴承41、42、43。球轴承41～43以上轴中心轴线3a为中心而配置在等角度间隔(120°间隔)的位置。也可以替代球轴承而使用滚柱轴承等滚动轴承。

在轴固定件31的上端部，在上下方向上隔着一定的间隔地形成有圆环状的轴承安装凸缘44、45。在轴承安装凸缘44、45之间形成有：以上轴中心轴线3a为中心且以等角度间隔配置的3对支撑板51～53。在支撑板51～53上分别固定有轴承支轴61～63。轴承支轴61～63是以这些轴承支轴的中心线位于与上轴中心轴线3a相正交的正交面上且在与以上轴中心轴线3a为中心的半径方向相正交的方向上延伸的方式而被分别安装于支撑板51～53。

在各轴承支轴61～63上，同轴地固定有球轴承41～43的内圈。各球轴承41～43的外圈41b～43b的圆形外周面滚动接触于按压轴16的圆形外周面16a。在本例子中，将各球轴承41～43配置在相比下述的接触位置而稍微偏到中心侧的位置，所述接触位置是指：形成各球轴承41～43的圆形外周面正好与按压轴16的圆形外周面16a相接触的状态的位置。

据此，各球轴承41～43以规定的预压施加于按压轴16的圆形外周面16a的状态而滚动接触于按压轴16的圆形外周面16a。亦即，形成：作为各球轴承41～43构成部件的内圈、外圈41b～43b、球之间的晃动被消除了的状态，这样，按压轴16在横向上没有晃动地在上下方向上被直线引导。据此，可以高精度地维持：下轴单元2一侧的摆动中心位于上轴中心轴线3a上的状态。

在这种构成的研磨装置1中，最初是利用真空吸附等手段，将被加工透镜11保持于上轴单元3的透镜固定件12的透镜保持面12a。接着，驱使气缸24进行动作而使升降台14下降，这样将被加工透镜11的被加工透镜面11a按压于下轴单元2的透镜加工皿5的透镜加工面5a。通过调整加压旋钮20，能够调整：以压缩状态安装在加压旋钮20和按压轴16上端之间的按压弹簧19的按压力。在将被加工透镜11按压于透镜加工皿5的透镜加工面5a(研磨面)的状态下，驱使透镜加工皿5旋转的同时进行球心摆动，从而进行被加工透镜11的加工。

本发明人利用将固形研磨颗粒使用于研磨装置1的透镜加工皿5，进行了：曲率半径为5mm以下的小曲率且为小径的透镜的球面研磨。并且确认得知：能够使被加工透镜11对透镜加工皿5的最低按压力为3N。另外，确认得知：能够以10微米以下的精度将上轴中心轴线3a(按压轴的中心轴线)和下轴单元2的摆动中心O维持在一致的状态。还确认得知：能够抑制透镜加工皿5的固形研磨颗粒的摩耗，容易进行小曲率小径透镜的球面研磨。

Claims (3)

1.一种透镜研磨装置，具有：

透镜加工皿，其具备规定曲率的透镜加工面，

摆动机构，其使所述透镜加工皿围绕所述透镜加工面的曲率中心摆动，

透镜固定件，其对被加工透镜进行保持，

按压机构，其具备：为了将被所述透镜固定件所保持的所述被加工透镜按压于所述加工皿的所述透镜加工面，而与所述透镜固定件同轴地连结的按压轴，以及

直线引导机构，其对所述按压轴在中心轴线的方向上进行引导，

所述直线引导机构具备：配置于在所述按压轴的所述中心轴线方向上分开的位置的2组引导部，

各所述引导部分别具备：以包围所述按压轴的方式配置在以所述中心轴线为中心的等角度间隔的位置的3个滚动轴承，

各所述滚动轴承分别在沿着与所述中心轴线正交的方向而向朝着该中心轴线的方向施加预压的状态下，与所述按压轴的外周面进行滚动接触。

2.根据权利要求1所述的透镜研磨装置，其特征在于，

所述透镜加工皿的所述透镜加工面是固形研磨颗粒面。

3.一种透镜研磨方法，其使用权利要求2所述的透镜研磨装置，对曲率半径为5mm以下的小曲率的透镜球面进行研磨，

对各个所述滚动轴承分别设定预压力，以使得所述中心轴线和所述透镜加工皿的透镜加工面的曲率中心以10微米以下的精度相一致，

将所述按压机构使得所述被加工透镜对所述透镜加工皿的所述透镜加工面施加的按压力的最低值设定为3N。