JP2005279827A

JP2005279827A - 固定方法及び固定装置

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Publication number: JP2005279827A
Application number: JP2004095638A
Authority: JP
Inventors: Haruo Ito; 晴夫伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】光学部品を加工用治具に設置する際に、ワークの幾何学中心に印点を施し、目視によって位置確認を行いながら設置するため、ワークの幾何学中心と加工用治具の中心にずれが生じやすく、結果として設計通りの形状に仕上がらないことが多い。また作業者による設置作業によるバラツキも大きかった。
【解決手段】加工用冶具を固定装置の中心に載置するための保持部と、固定装置の中心から等距離で且つ等間隔の位置に回転中心を持つ３つ以上の回転アーム部と、回転アーム部の先端部に前記ワークを保持するためのワーク当接部とを有し、全ての回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達する伝達手段により加工用冶具上に載置されたワークの外周部にワーク当接部が当接するまで回転アーム部を駆動した後、固定手段により加工用冶具へワークを固定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、眼鏡レンズを注型重合するために用いる成形型の元となるワークの表面を所望の形状に加工するための加工装置に、加工用冶具を介してワークを正確に位置合わせしながら固定することができる固定方法、固定装置及びそれによって得られる成形型に関する。

従来、特許文献１に記載されるように眼鏡レンズに用いる成形型の製造工程では、図１２の真空チャック工程のフローチャートに示すように、はじめに図２のようなワーク２の中心部に印点打ちを行っていた(処理Ｓ１０Ａ)。また、図５の固定手段としての加工用治具３に図示しない吸着装置に設置する(処理Ｓ１０Ｂ)。図３のガスケット３１４の上に、印点が書かれたワーク２を設置するが、その際に加工用治具３の中心部と、ワーク２の印点部を一致させるように、ワークを図３のガスケット３１４の上に置かなければならない(処理Ｓ１０Ｃ)。この作業を目視で行っていた。

次に加工用治具３のガスケット３１４上に、ワーク２が設置された状態で真空吸着を行い、ワーク２と加工用治具３の吸着固定(処理Ｓ１０Ｄ)させ、研削工程(処理Ｓ２)へと送られる。

特開２００２−２９４３７０号公報

しかし、上記処理Ｓ１０Ｃのような作業方法では、加工用治具３の中心部とワーク２の印点(ワーク２の中心)が正確に一致せず、治具３の中心部とワーク２の印点とにずれが生じてしまい、研削加工(処理Ｓ２)以降の加工精度に影響を及ぼす。結果として設計通りの形状が得られなくなる。また作業者による作業のバラツキも大きい。

本発明の目的は、加工用治具の中心部とワークの幾何学中心とを精度良く一致させた状態でワークを加工用治具へ固定することことである。

上記目的を達成するため、第一の発明は、加工用冶具へワークを固定するための固定装置であって、前記加工用冶具を前記固定装置の中心に載置するための保持部と、前記固定装置の中心から等距離で且つ等間隔の位置に回転中心を持つ３つ以上の回転アーム部と、前記回転アーム部の先端部に前記ワークを保持するためのワーク当接部とを有し、全ての前記回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達する伝達手段により前記加工用冶具上に載置された前記ワークの外周部に前記ワーク当接部が当接するまで前記回転アーム部を駆動した後、固定手段により、前記加工用冶具へワークを固定することを特徴とする固定装置を提供する。第一の発明によれば、あらかじめ母型の幾何学中心に目印となる印点を施す必要もなく、印点を施すのに要する時間も省ける。また、加工機械に取り付けるための装着部を固定部へ置くことによって固定位置を容易に決めることが可能である。また、母型の幾何学中心と、加工機械に取り付けるための装着部の中心を正確に一致させた状態で固定され、母型の表面が加工装置により加工されるため、高精度な光学表面を有する成形型を提供することができる。

第二の発明は、第一の発明に記載の固定装置において、前記固定手段が前記ワークに密着するリング状のシール部と、前記ワークが前記シール部に密着されることにより密封空間を形成する減圧空隙部と、前記減圧空隙部と外部との連通を遮断及び開放可能な弁と、前記ワークを加工する加工装置に取り付けるための装着部とを備える加工用冶具であることを特徴とする固定装置ことを特徴とする装着装置を提供する。第二の発明によれば、ワークを確実に素早く加工用冶具へ固定することが可能であり、また、加工用冶具からワークの取り外しも容易である。

第三の発明は、第一または二の発明のいずれかに記載の固定装置において、前記伝達手段がＶベルトであることを特徴とする固定装置を提供する。第三の発明によれば、回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達することが可能である。また、本発明ではＶベルト以外に、ゴム等のように弾性を有するものや、ワイヤーまたはチェーン等であっても構わない。

第四の発明は、第一ないし三の発明のいずれかに記載の固定装置において、前記保持部は樹脂製であることを特徴とする固定装置を提供する。本発明によればガラス材等で構成されるワークを保持部によって保持しながら位置合わせを行う際に、ワークを傷つける事無くワークを保持することができる。また、樹脂材料としてはポリアセタール樹脂が好ましいが、これに限られず、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等であっても良い。

第五の発明は、加工用冶具へワークを固定する固定方法であって、前記ワークを固定装置に保持された前記加工用冶具上へ載置し、前記固定装置の中心から等距離で且つ等間隔の位置に回転中心を持つ３つ以上の回転アーム部の先端部に設けられたワーク当接部が前記ワークの外周部に当接するまで、全ての前記回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達する伝達手段により前記回転アーム部を駆動した後、固定手段により、前記加工用冶具へワークを固定することを特徴とする固定方法を提供する。第五の発明によれば、あらかじめ母型の幾何学中心に目印となる印点を施す必要もなく、印点を施すのに要する時間も省ける。また、加工機械に取り付けるための装着部を有する加工用治具の設置において、装着装置に固定部を有するため、加工用治具を置くだけで吸着位置が決まり、誰にでも容易に行える。また、母型の幾何学中心と、加工機械に取り付けるための装着部の中心を一致させた状態で固定された状態で母型の表面が加工されるため、高精度な光学表面を有する成形型を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが。本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
図１には、本実施形態の一対の成形型１が示されている。この一対の成形型１は、プラスチック製の眼鏡レンズＬを製造するためのものである。
一対の成形型１は、図１（Ａ）に示すように、対向配置される面（成形面）が所望の曲面形状を有している。この一対の成形型１を、隙間を介して対向配置させ、その外周面に粘着テープＴを巻きつけて、キャビティを形成する。そして、図１（Ｂ）に示すように、キャビティ内に眼鏡レンズＬの原料となる溶融樹脂Ｌ１を注入し、さらに、図１（Ｃ）に示すように、加熱または紫外線照射等で硬化させる。その後、図1（Ｄ）に示すように、粘着テープＴを取り外して一対の成形型１を離間させて、眼鏡レンズＬを取り出す。このようにして、成形型１により眼鏡レンズＬが製造される。

なお、この眼鏡レンズＬは、セミフィニッシュレンズであっても、またフィニッシュレンズであってもよい。

上記で用いられる成形型１は、以下のような方法で製造される。

まず成形型１の元となるワーク２を図２に示す。ワーク２は円形であり直径７０〜９０mm、厚みは３.５〜６.０mm、曲率は２Ａおよび２Ｂとも半径４５mmから１６００mmである。ただし２Ａ、２Ｂは同じ曲率どうしとは限らない。このワーク２は光学レンズで、２Ａおよび２Ｂの曲率面は滑らかな面である。通常は板状体、特に研磨加工して、レンズを形成する球面や非球面の曲面を備える、レンズ素材等の光学材料が適している。

次に、図３に成形型１の製造方法のフローチャートを示す。さらに処理Ｓ１の真空チャック工程を細かくしたフローを図４に示す。

初めにワーク２を図５に示す加工用治具３に取り付ける（処理Ｓ１、真空チャック工程）が、ここで図６に示す本発明の装着装置１５１を用いる。図５の加工用治具３は、ワーク２を図１０や図１１の加工装置４に取り付けるためのものであり、ワーク２が取り付けられる円盤状の円盤状保持部３１と、円盤状保持部３１の下面から下方に突出した加工用治具３２とを備える。円盤状保持部３１と加工用治具３とは一体構成されており、例えばアルミニウム等の金属製となっている。

装着部３２の底面３２１Ａには、円盤状保持部３１及び装着部３２を貫通する貫通孔３３の開口３３１が形成されている。突設部３１３の上面には、リング状のシール部としてのガスケット３１４が取り付けられている。なお、本実施形態では、シール部としてのガスケット３１４を使用したが、これに限らず、例えば、突設部３１３の上面に溝を形成し、この溝内にシール部としてのＯリングを設置しても良い。

このような円盤状保持部３１では、加工用冶具本体の凹部３１２、突設部３１３で囲まれた空間とを減圧空間部３１５と呼ぶ。突設部３１３の上面のガスケット３１４にワーク２を当接させると、減圧空間部３１５は密封空間となる。

円盤状保持部３１及び加工用治具３を貫通する貫通孔３３内には、円柱状のリーク機構付き逆止弁３４が設置されている。この逆止弁３４は、減圧空間部３１５内部の圧力が、外部の圧力よりも低い場合に、減圧空間部３１５内部と外部との連通を遮断するものである。逆止弁３４は、貫通孔３３内に設置される逆止弁本体３４１と、逆止弁本体３４１の円盤状保持部３１側に設置される端部に設けられ、円盤状保持部３１の凹部３１２に係合するフランジ部３４２とを備える。

図６は本発明の装着装置１５１の断面図である。また図７は本発明の装着装置１５１の上面図、図８は本発明の装着装置１５１の下面図を示す。この装着装置１５１は、台１５４を備え、台１５４の中心部には加工用治具３を載置するための保持部として、開口１０が形成されている。またワーク２を保持するためのワークの端面と接する回転アーム部１２１を３本備える。このワークの端面と接する回転アーム部１２１は、保持台１５４の中心部を基点に１２０゜の等間隔に設置されている。また、ワークの端面と接する回転アーム部１２１は、保持台１５４の下に備えるプーリー１２３と回転アーム部の回転軸１２８で連結されている。

さらに保持台１５４の下には、ワークの端面と接する回転アーム部１２１を開閉させるためのレバー１４１を、また装着装置１５１の基盤１５５の外周部に真空を起こすための真空装着ボタン１５２を備える。レバー１４１にはプーリー１２３を備え、このプーリー１２３から保持台１５４の中心部を基点に１２０゜の等間隔で他のプーリー１２４、１２５を備える。このプーリー１２３、１２４、１２５にＶベルトをはめることで、ワークの端面と接する回転アーム部１２１の３本を連動させることができる。またプーリー１２４には、ばね１５３を保持するための治具１２６を備える。ここで用いるＶベルトの素材は特に限定されず、ゴム等のように弾性を有するものや、ワイヤーまたはチェーン等であっても構わない。

ばね１５３は線径が０.９mmで、ばね定数は０.２９Ｎ/mmの強度で、長さは７０mmである。しかしばね強度および長さはこの限りではない。また、ばねの変わりにゴムのような弾性を持った素材でも構わない。ばね１５３のばね強度、またはばね長さを変更することで、ワークの端面と接する回転アーム部１２１の開閉力調整が可能である。また保持部１２５に保持する反対側のばね１５３の先端には、ばね１５３を保持するために装着装置１５１の基盤１５５に保持棒１２７を備える。

ワークの端面と接する回転アーム部１２１の先端に位置するワーク当接部１２２は、図９のようにワーク２の外周部と接触してワーク当接部２０でワーク２を保持する。このワーク２との接触する、ワークの端面と接する回転アーム部１２１の先端であるワーク当接部１２２はデルリン素材を使用している。しかしワーク２とワークの端面と接する回転アーム部１２１の先端であるワーク当接部１２２が接触した際にカケが発生しなければ、その他の素材であっても構わない。

ワーク２を設置する際に、まずレバー１４１を手前に引く。すると、治具３とワーク２を設置するためのスペースが確保できる。加工用治具３のガスケット３１４上にワーク２を設置後、レバー１４１から手を離す。すると図９に示すように、ワーク２が加工用治具３の中心１２とずれていたとしても、回転アーム部１２１の３本がワーク２の外周部を保持し、ワークの端面と接する回転アーム部１２１が３本連動して閉じることで、ワーク２の幾何学中心１１と加工用治具３の中心１２は一致する。

次に、ワーク２と加工用治具３とを装着させるため、真空吸着ボタン１５２を０.５〜１秒間押す。減圧源Ｐに接続されている配管Ｐ１の先端は、図６に示すように、治具３の加工用治具３の貫通孔３３１に接続されている。真空吸着ボタン１５２を押すことで、治具３の加工用治具３の貫通孔３３１付近の圧力が低くなる。そして減圧空間部３１５の空気は減圧源Ｐに引かれていき、ワーク２は大気圧により加工用治具３のガスケット３１４に吸着固定されることとなる。

図１２は、センサー２００および制御部２１０を設けた図である。
プーリー１２３とプーリー１３３を備え、Ｖベルト１３２をプーリー１２３とプーリー１３３にはめることで、伝達手段として、Ｖベルト１３１を伸縮させ、図６に示すワークの端面と接する回転アーム部１２１を自動で開閉させることができる。

以上により、ワーク２の幾何学中心１１と加工用治具３の中心１２を一致させたままワーク２と治具３を吸着固定させることが可能である。また加工中心が得られたまま機械加工が行えるため、高い光学精度を持つ成形型を作り込むことが出来る。

次にワーク２の形状創成を行う(形状創成工程)。形状創成工程は研削工程(処理Ｓ２)、研磨工程(処理Ｓ３)の２工程からなる。

まず、ワーク２が取り付けられた加工用治具３を図１０のような研削加工機にセットする。そして、ワークステーションなどの電子計算機により加工面形状を計算させる。研削加工機４はＮＣ制御されるものであり、ワーク２が取り付けられた加工用治具３を保持するとともに、ワーク２及び加工用治具３を回転させる保持手段４１と、ディスク型ダイヤモンド砥石４２と、このディスク型ダイヤモンド砥石４２が先端に取り付けられる回転軸４３と、この回転軸４３を回転させるモーター(図示略)とを備える。

このような研削加工機４を用いてワーク２の表面を研削する(処理Ｓ２、研削工程)。

次に研削加工機４からワーク２が取り付けられた加工用治具３を取り外し、ワーク２表面に形成された成形面の研磨を行う(処理Ｓ３、研磨工程)。

研磨加工機５は、図１１に示すように、加工用治具３を回転可能に保持する冶具保持部５１と、図示しないモーターの駆動により回転する回転軸５２と、この回転軸５２の先端に設けられた中空ドーム状の弾性体５３とを備える。

弾性体５３の内部には圧縮空気が送り込まれており、内部の空気の圧力を調整することで、ワーク２にかかる負荷を調整することができる。なお、この弾性体５３の表面には、図示しない研磨パッドが貼り付けられている。

回転軸５２は，モーター等により４軸制御されており、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能で、Ｙ軸方向を回転軸として回転可能とされている。従って、このような回転軸５２と、冶具保持部５１とを回転させながら、相対的に揺動させることで、回転軸５２に設けられた弾性体５３と、冶具保持部５１に取り付けられたワーク２とが摺り合わされることとなる。これにより、ワーク２の研削された成形面が平滑化される。

つぎに、研磨加工機５から加工用治具３及びワーク２を取り外す。その後、ワーク２が取り付けられた加工用治具３を面取り加工機に取り付けて面取り加工を行う。また、面取り加工機でなくても、図１０の研削加工機４を使用して面取り加工用の研削データを作成して、面取り加工を行うこともできる(処理Ｓ４、面取り加工工程)。

面取り加工工程では、ワーク２の成形面の周縁を面取りする。面取りを行う際は、ワーク２の成形面の中心部１１から所定の高さが得られるように面取りを行う。
さらに、面取り加工工程では、ワーク２の成形面の周縁を研削して、面取りした後、面取り面の研磨を行う。

次に、加工用治具３からワーク２を取り外す(処理Ｓ５、デブロック工程)。
治具３からワーク２を取り外す際には、図１２に示すように、磁石６を治具３の逆止弁３４の弁体３４３に接近させる。すると、強磁性体の弁帯３４３は、磁石６により引き寄せられ、ばねＳの付勢力に抗して移動し、弁体３４３が、逆止弁３４の逆止弁本体３４１の貫通孔３４１Ａの拡大部３４１Ａ３から離れる。そして、弁体３４３と貫通孔３４１Ａとの間に隙間が形成される。これにより、空気が弁体３４３の貫通孔３４３Ａ、弁体３４３と貫通孔３４３Ａとの間の隙間、さらに、減圧空間部３１５に入り込み、減圧空間部３１５内部の気圧が、大気圧と等しくなる。これにより、ワーク２と治具３との固定が解除され、母系２が治具３から分離される。

次に、ワーク２の検査を行う(処理Ｓ６、検査工程)。
この検査工程では、ワーク２の外観検査および成形面の曲率検査を行う。所望の光学鏡面を有する眼鏡レンズＬを得るためには、成形型１の外観が重要である。そのため外観検査では、ワーク２に光を透過させて、ワーク２にリング状の影(研磨により生じる段差)の有無を確認する。リング状の影が存在する場合には、再度、研磨工程(処理Ｓ３)、あるいは研削工程(処理Ｓ２)まで戻し加工を行い、リング状の影が検出できなくなるまでこれを繰り返す。

また、眼鏡レンズＬの度数は、対向配置される一対の成形型１の成形面の曲率差により決定される。従って、所望の眼鏡レンズＬを成形することができる成形型１を製造するには、成形面の曲率が重要となる。成形面の曲率の検査では、成形面の曲率を測定し、設計状の曲率(設計値)と、測定値とを比較する。測定値と設計値との差が、所定値を超える場合には再度研削(処理Ｓ２)、研磨を行い(処理Ｓ３)を行い、測定値と設計値との差が所定値以下となるまで、これを繰り返す。

また、面取り加工された部分の寸度測定も行う。寸度測定では、ワーク２の成形面から面取り面までの高さ寸法を測定し、設計値と比較する。設計値と測定値とのずれが所定値を超える場合には再度面取り加工(処理Ｓ４)を行い、所望の高さ寸法が得られるまでこれを繰り返す。

次に、ワーク２の強化処理を行う(処理Ｓ７、強化処理工程)。強化処理工程では、ワーク２を４４０゜Ｃ程度のアルカリ溶液に浸漬させて、ワーク２の強度を高める。
以上のような強化処理が終わったものが成形型１となる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)固定装置１５１に備わっているレバー１４１を引くことで、ワークの端面と接する回転アーム部１２１の３本を開かせ、治具３を装着装置１５１の開口部１０に設置し、さらにワーク２を治具３のガスケット３１４上に設置させる。つぎに、レバー１４１を戻すことでワークの端面と接する回転アーム部１２１の先端であるワーク当接部１２２がワーク２の外周部に接する。ワークの端面と接する回転アーム部１２１のワーク当接部１２２の３本がワーク２の外周部と接し、装着装置１５１ならびに治具３の中心部に向かって閉じる。ワークの端面と接する回転アーム部１２１の３本が動かなくなった場所が、ワーク２の幾何学中心１１と治具３の中心１２が一致した場所となることから、誰にでも容易にワーク２の幾何学中心１１と治具３の中心１２が一致した状態にすることができる。

(2)次に、真空吸着ボタン１５２を０.５〜１秒間押すことで、ワーク２と治具３との間に形成された密閉空間を減圧でき、ワーク２を治具３に容易に吸着固定することができる。これにより、ワーク２及び治具３の設置時のずれを気にせず、吸着固定が可能となる。

本発明の固定装置は、眼鏡レンズ製造に用いる成形型を固定しようとする加工用治具全般に利用できるが、これに限らない。

本発明の実施形態の成形型の製造方法により製造される成形型を用いた眼鏡レンズの製造方法を示す模式図。成形型の元となるワークを示す図。本発明の成形型の製造方法を示すフローチャート。本発明の真空チャック工程のフローチャート。本発明の成形型の製造方法に使用される治具の断面図。本発明の成形型の製造方法に使用される装着装置の断面図。本発明の成形型の製造方法に使用される装着装置の上面図。本発明の成形型の製造方法に使用される装着装置の下面図。前記装着装置に加工用治具とワークを設置した状態を示す装着装置の断面図。本発明の成形型の製造方法に使用される研削加工機を示す模式図。本発明の成形型の製造方法に使用される研磨加工機を示す模式図。前記装着装置にセンサーと制御部を加えたときの装着装置の下面図。従来の真空チャック工程のフローチャート。

符号の説明

１・・・成形型、２・・・ワーク、３・・・加工用治具、４・・・研削加工機、
５・・・研磨加工機、１０・・・保持台の開口部、１１・・・ワークの幾何学中心、
１２・・・治具の中心、３４・・・逆止弁、１２１・・・回転アーム部、１５１・・・固定装置、１５２・・・吸着ボタン、１５３・・・ばね、１５４・・・保持台、１５５・・・装着装置の基盤、２００・・・センサー、２１０・・・制御部、３１４・・・ガスケット（シール部）、３１５・・・減圧空間部

Claims

加工用冶具へワークを固定するための固定装置であって、
前記加工用冶具を前記固定装置の中心に載置するための保持部と、
前記固定装置の中心から等距離で且つ等間隔の位置に回転中心を持つ３つ以上の回転アーム部と、前記回転アーム部の先端部に前記ワークを保持するためのワーク当接部とを有し、全ての前記回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達する伝達手段により前記加工用冶具上に載置された前記ワークの外周部に前記ワーク当接部が当接するまで前記回転アーム部を駆動した後、固定手段により、前記加工用冶具へワークを固定することを特徴とする固定装置。
請求項１に記載される固定装置においておいて、前記固定手段が前記ワークに密着するリング状のシール部と、前記ワークが前記シール部に密着されることにより密封空間を形成する減圧空隙部と、前記減圧空隙部と外部との連通を遮断及び開放可能な弁と、前記ワークを加工する加工装置に取り付けるための装着部とを備える加工用冶具であることを特徴とする固定装置。
請求項１または２のいずれか一項に記載される固定装置において、前記伝達手段がＶベルトであることを特徴とする固定装置。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の固定装置において、前記保持部は樹脂製であることを特徴とする固定装置。
加工用冶具へワークを固定する固定方法であって、
前記ワークを固定装置に保持された前記加工用冶具上へ載置し、前記固定装置の中心から等距離で且つ等間隔の位置に回転中心を持つ３つ以上の回転アーム部の先端部に設けられたワーク当接部が前記ワークの外周部に当接するまで、全ての前記回転アーム部の回転軸へ同時に動力を伝達する伝達手段により前記回転アーム部を駆動した後、固定手段により、前記加工用冶具へワークを固定することを特徴とする固定方法。