JP2005342830A - 光学部材の球面創成加工方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】チッピングを最小限に抑えて高品質な光学部材を作製すること。
【解決手段】 光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工し、この後に、光学部材10に対して仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工する。これにより、光学部材10の周縁部13には、面取りされた第1の創成研削面11が残る。
【選択図】 図3
【解決手段】 光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工し、この後に、光学部材10に対して仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工する。これにより、光学部材10の周縁部13には、面取りされた第1の創成研削面11が残る。
【選択図】 図3
Description
本発明は、例えばレンズ等の光学部材に凹球面を創成加工する光学部材の球面創成加工方法及びその装置に関する。
レンズ等の光学部材に凹球面を創成加工する加工方法は、例えば特許文献1に開示されている。この特許文献1には、創成研削工程で光学部材に略凹面形状を創成研削加工した後に、略凹面形状の研削面周縁部に面取りを施し、この後に精研削、研磨を行うことが開示されている。
図5は特許文献1に開示されている加工方法の工程フローを示す。ブランク投入工程#1において、光学部材として例えばガラス材料をプレス成形等により所定形状に形成したブランクがレンズ加工工程に投入される。
次に、創成研削工程#2において、ブランクのレンズ面がカーブジェネレータ等の加工機により略凹球面形状に創成研削加工される。これにより、略凹球面形状に創成研削加工されたガラスレンズが作製される。
次に、面取り工程#3において、略凹球面形状に創成研削加工されたガラスレンズのレンズ面周縁部に対して面取り加工が施される。図6は面取り加工装置の概略図を示す。ガラスレンズ1は、略凹球面形状に創成研削加工されており、そのレンズ面周縁部2は、鋭角で刃物状態になっている。このガラスレンズ1は、レンズ保持治具3に保持される。なお、ガラスレンズ1は、作業者の手で直接把持してもよい。
総型皿状工具4は、治具5に装着されて図示しない回転機構装置の下軸に固定されている。この総型皿状工具4は、ガラスレンズ1のレンズ面1aの曲率半径より大きい曲率半径を有する凸形状に形成されている。
ガラスレンズ1のレンズ面周縁部2に対する面取り加工は、次のように施される。ガラスレンズ1のレンズ面周縁部2が作業者の手で直接把持して又はレンズ保持治具3を介して凸形状の総型皿状工具4の表面に押し付けられる。この状態で、総型皿状工具4が図示しない回転機構装置により矢印A方向に回転されると共に、研削液6が加工部位に供給され、さらにガラスレンズ1が凸形状の総型皿状工具4の表面上で揺動される。これにより、ガラスレンズ1の鋭角で刃物状態にあったレンズ面周縁部2は、凸形状の総型皿状工具4に当接して面取りされ、図7に示すように面取り7が施される。
次に、レンズ面周縁部2に対する面取り7を施されたガラスレンズ1は、精研削加工工程#4において精研削加工され、次の研磨工程#5において研磨加工される。精研削加工では、レンズ形状を略反転した凸形状の皿状工具を用いて、レンズ面1aに研削液を供給しながらレンズ面1aを精研削加工する。研磨加工では、同形状皿状工具を用いて、レンズ面1aに研磨液を供給しながら研磨加工して、レンズ面1aを仕上げる。なお、レンズ形状を略反転した凸形状の皿状工具は、ダイヤモンド砥粒及び金属材料又は樹脂を主成分として焼結して作製されている。
次に、心取り工程#6において、ガラスレンズ1が一対のカップ型ホルダで挟着されて心出しが行われ、その中心線周りにガラスレンズ1が回転されながら、ガラスレンズ1の側周面がダイヤモンド砥石で真円に研削される心取り加工が行われる。
特開2002−126986号公報
特許文献1に記載されている面取り工程#3では、レンズ面周縁部2に面取り加工を施しているが、創成研削工程#2における略凹球面形状の加工研削量が大きくなるとレンズ面周縁部2の形状が鋭角になる為に、面取り加工時に母機の剛性及び砥石の振れによって振動が発生し、この振動によってガラスレンズ1のレンズ周縁部2にチッピングが発生する。又、ガラスレンズ1の特性によっては、面取り加工中の振動状態や砥石メッシュによりチッピング幅が大きく異なるという問題がある。
本発明は、光学部材に仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面を創成研削加工する第1の創成研削工程と、光学部材に仕上げ形状となる第2の創成研削面を創成研削加工する第2の創成研削工程とを有する光学部材の球面創成加工方法である。
本発明は、光学部材を仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量で創成研削加工して第1の創成研削面を創成する第1の創成研削加工機と、光学部材を創成研削加工して仕上げ形状となる第2の創成研削面を創成する第2の創成研削加工機とを備えた光学部材の球面創成加工装置である。
本発明は、チッピングを最小限に抑えて高品質な光学部材を作製できる光学部材の球面創成加工方法及びその装置を提供できる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は光学部材の球面創成加工方法の工程フローを示す。先ず、光学部材投入工程#10において光学部材10が投入される。この光学部材10は、例えばガラス材料をプレス成形等により所定形状に形成したブランクである。
次に、第1の創成研削工程#11において、図2に示すように光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11が創成研削加工される。
次に、第2の創成研削工程#12において、図3に示すように光学部材10に対して仕上げ形状となる第2の創成研削面12が創成研削加工される。これにより、光学部材10の周縁部13は、第1の創成研削工程#11において創成研削加工された第1の創成研削面11が残る。
次に、精研削・研磨工程#13において、第1及び第2の創成研削面11、12が創成研削加工された光学部材10に対して研削液6aを供給しながら精研削加工が行われ、この後に、精研削加工された光学部材10に対して研磨液6bを供給しながら研磨加工が行われる。
この精研削・研磨工程#13では、図4に示すような研削・研磨装置14が用いられる。回転治具15は、回転軸16を矢印B方向に回転させる。この回転軸16には、加工皿17が設けられている。この加工皿17は、光学部材10に形成する凹球面状の仕上げ形状を略反転させた凸球面形状に形成されている。精研削に用いる場合、加工皿17は、例えばダイヤモンド砥粒及び金属材料を主成分として焼結して作製されたものを用いる。研磨に用いる場合、加工皿17は、例えば研磨剤及び樹脂や金属材料を主成分として作製されたものを用いる。
以下、第1の具体例として、光学部材10に曲率半径2.0mm、曲率直径3.8mm、曲率半径の深さ1.376mmの凹球面形状を加工する場合について説明する。
先ず、光学部材投入工程#10において光学部材10が投入される。
次に、第1の創成研削工程#11において、図2に示すように光学部材10に対して面取り効果を有する凹球面の第1の創成研削面11が創成研削加工される。この第1の創成研削面11は、仕上げ形状より大きい内径を得るために例えば曲率半径4.0mmで創成研削加工される。そして、光学部材10には、例えば仕上げ曲率直径4.0mm、加工研削量0.536mmの曲率を有する第1の創成研削面11が例えば不示図のカーブジェネレータ等の加工機により球面創成研削加工される。
なお、第1の創成研削面11は、仕上げ形状(曲率半径2.0mm、曲率直径3.8mm)より大きい内径(曲率直径4.0mm)でかつ仕上げ形状の加工研削量(曲率半径の深さ1.376mm)よりも小さい加工研削量(加工研削量0.536mm)を有する。
次に、第2の創成研削工程#12において、図3に示すように光学部材10に対して凹球面の第2の創成研削面12が創成研削加工される。この第2の創成研削面12は、仕上げ曲率直径3.8mm、加工研削量1.326mmの仕上げ曲率を有し、例えば不示図のカーブジェネレータ等の加工機により球面創成研削加工される。
この結果、光学部材10の周縁部13には、面取り効果を有する曲率半径4.0mmの凹球面の第1の創成研削面11が環状に残る。
次に、精研削・研磨工程#13において、第1及び第2の創成研削面11、12が創成研削加工された光学部材10に対して図4に示す研削・研磨装置14を用いて研削液6aを供給しながら精研削加工が行われる。この精研削加工では、ダイヤモンド砥粒及び金属材料を主成分として焼結し、かつ光学部材10を略反転した凸球面の形状を有する加工皿17を使用し、研削液6aを供給しながら第2の創成研削面12を例えば0.04mmに精研削加工する。
この後、精研削加工された光学部材10に対して図4に示す研削・研磨装置14を用いて研磨液6bを供給しながら研磨加工が行われる。この研磨加工では、研磨剤及び樹脂や金属材料を主成分とし、かつ光学部材10を略反転した凸球面の形状を有する加工皿17を使用し、研磨液6bを供給しながら精研削加工された精研削加工面を例えば0.01mm以内で研磨加工する。これにより、ガラスレンズ等の光学部材10が完成する。
なお、この後、光学部材10が一対のカップ型ホルダで挟着されて心出しが行われ、その中心線周りに光学部材10が回転されながら、光学部材10の側周面がダイヤモンド砥石で真円に研削される心取り加工が行われる。
このような第1の具体例であれば、光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工し、この後に、仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工するので、光学部材10の周縁部13には面取り効果を持った第1の創成研削面11が残り、この第1の創成研削面11の存在によって、仕上げの球面形状の凹球面創成研削加工を施す際、鋭角な稜部が鈍角となり光学部材10の稜部に与える振動と衝撃が軽減でき、これによりチッピング及びカケ、カンを最小限に抑えることができる。この結果、安定して高品質な光学部材10を作製することができる。
又、光学部材10に創成する創成研削面の曲率半径すなわち第2の創成研削面12の加工研削量が大きい曲率形状でも、光学部材10に球面創成研削加工することができるので、次工程での精研削加工量を軽減でき、安定した高品質な加工が可能である。
次に、第2の具体例として、光学部材10に曲率半径1.0mm、曲率直径2.0mm、曲率半径の深さ1.00mmの凹球面形状を加工する場合について説明する。
先ず、光学部材投入工程#10において光学部材10が投入される。
次に、第1の創成研削工程#11において、図2に示すように光学部材10に対して面取り効果を有する凹球面の第1の創成研削面11が創成研削加工される。この第1の創成研削面11は、仕上げ形状より大きい内径を得るために例えば曲率半径2.0mmで創成研削加工される。そして、光学部材10には、例えば仕上げ曲率直径2.2mm、加工研削量0.330mmの曲率を有する第1の創成研削面11が例えば不示図の超音波球面創成装置により球面創成研削加工される。
なお、第1の創成研削面11は、仕上げ形状(曲率半径1.0mm、曲率直径2.0mm)より大きい内径(曲率直径2.0mm)でかつ仕上げ形状の加工研削量(曲率半径の深さ1.00mm)よりも小さい加工研削量(加工研削量0.330mm)を有する。
次に、第2の創成研削工程#12において、図3に示すように光学部材10に対して凹球面の第2の創成研削面12が創成研削加工される。この第2の創成研削面12は、仕上げ曲率直径1.95mm、加工研削量0.254mmの仕上げ曲率を有し、例えば不示図の超音波球面創成装置により球面創成研削加工される。
この結果、光学部材10の周縁部13には、面取り効果を有する曲率半径2.0mmの凹球面の第1の創成研削面11が環状に残る。
次に、精研削・研磨工程#13において、第1及び第2の創成研削面11、12が創成研削加工された光学部材10に対して図4に示す研削・研磨装置14を用いて研削液6aを供給しながら精研削加工が行われる。この精研削加工では、ダイヤモンド砥粒及び金属材料を主成分として焼結し、かつ光学部材10を略反転した凸球面の形状を有する加工皿17を使用し、研削液6aを供給しながら第2の創成研削面12を例えば0.04mmに精研削加工する。
この後、精研削加工された光学部材10に対して図4に示す研削・研磨装置14を用いて研磨液6bを供給しながら研磨加工が行われる。この研磨加工では、研磨剤及び樹脂や金属材料を主成分とし、かつ光学部材10を略反転した凸球面の形状を有する加工皿17を使用し、研磨液6bを供給しながら精研削加工された精研削加工面を例えば0.01mm以内で研磨加工する。これにより、ガラスレンズ等の光学部材10が完成する。
なお、この後、光学部材10が一対のカップ型ホルダで挟着されて心出しが行われ、その中心線周りに光学部材10が回転されながら、光学部材10の側周面がダイヤモンド砥石で真円に研削される心取り加工が行われる。
このような第2の具体例であれば、上記第1の具体例と同様に、光学部材10の周縁部13に面取り効果を持った第1の創成研削面11が残るので、この第1の創成研削面11の存在によって、仕上げの球面形状の凹球面創成研削加工を施す際、鋭角な稜部が鈍角となり光学部材10の稜部に与える振動と衝撃が軽減でき、これによりチッピング及びカケ、カンを最小限に抑えることができる。この結果、安定して高品質な光学部材10を作製することができる。
又、光学部材10に創成する創成研削面の曲率半径すなわち第2の創成研削面12の加工研削量が大きい曲率形状でも、光学部材10に球面創成研削加工することができるので、次工程での精研削加工量を軽減でき、安定した高品質な加工が可能である。
このように上記一実施の形態によれば、光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工し、この後に、仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工するので、従来のように面取り加工装置を用いての面取り作業を行わずに、光学部材10の周縁部13に面取り効果を持った第1の創成研削面11を形成することができ、これによって上記の如く仕上げの球面形状の凹球面創成研削加工を施す際、鋭角な稜部が鈍角となり光学部材10の稜部に与える振動と衝撃を軽減でき、チッピング及びカケ、カンを最小限に抑え、安定して高品質な光学部材10を作製することができる。
又、面取りの為の面取り加工装置が不要になり、第1及び第2の創成研削面11、12は、例えばカーブジェネレータ等の加工機又は超音波球面創成装置を共用して球面創成研削加工でき、作業の段取りの手間も軽減する。すなわち、第1及び第2の創成研削面11、12は、例えばカーブジェネレータ等の加工機又は超音波球面創成装置を用いて続けて球面創成研削加工できるので、球面創成研削加工に要する時間も掛からない。
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、次のように変形してもよい。
上記一実施の形態では、光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工し、この後に、光学部材10に対して仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工しているが、創成研削加工の順序を変え、光学部材10に対して仕上げ形状となる第2の創成研削面12を創成研削加工し、この後に、光学部材10に対して仕上げ形状より大きい内径でかつ仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面11を創成研削加工してもよい。
これにより、光学部材10の周縁部13に第1の創成研削面11を残すことが可能であり、この第1の創成研削面11の存在によって、仕上げの球面形状の凹球面創成研削加工を施す際、鋭角な稜部が鈍角となり光学部材10の稜部に与える振動と衝撃が軽減でき、これによりチッピング及びカケ、カンを最小限に抑えることが可能である。
又、第1及び第2の創成研削面11、12の各曲率半径は、それぞれ作製するガラスレンズ等の光学部材10に応じて設定変更してよいことは言うまでもない。
6a:研削液、6b:研磨液、10:光学部材、11:第1の創成研削面、12:第2の創成研削面、13:周縁部、14:研削・研磨装置、15:回転治具、16:回転軸、17:加工皿。
Claims (12)
- 光学部材に仕上げ形状より大きい内径でかつ前記仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量を有する第1の創成研削面を創成研削加工する第1の創成研削工程と、
前記光学部材に前記仕上げ形状となる第2の創成研削面を創成研削加工する第2の創成研削工程と、
を有することを特徴とする光学部材の球面創成加工方法。 - 前記第1及び前記第2の創成研削面が創成研削加工された前記光学部材に対して研削液を供給しながら精研削加工する精研削工程と、
前記精研削加工された前記光学部材に対して研磨液を供給しながら研磨加工する研磨工程と、
を有することを特徴とする請求項1記載の光学部材の球面創成加工方法。 - 前記第1の創成研削工程において前記光学部材に前記第1の創成研削面を創成研削加工した後に、前記第2の創成研削工程において前記光学部材に前記第2の創成研削面を創成研削加工することを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第2の創成研削工程において前記光学部材に前記第2の創成研削面を創成研削加工した後に、前記第1の創成研削工程において前記光学部材に前記第1の創成研削面を創成研削加工することを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第1の創成研削工程は、前記第1の創成研削面の周縁部に面取り加工となる球面形状を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第2の創成研削工程は、前記光学部材に創成研削加工された前記第1の創成研削面の周縁部を残して前記第2の創成研削面を創成研削加工することを特徴とする請求項1、2又は3のうちいずれか1項記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第1の創成研削工程において創成研削加工する前記第1の創成研削面の曲率半径は、前記第2の創成研削工程において創成研削加工する前記第2の創成研削面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第1及び前記第2の創成研削面は、それぞれ凹球面に創成研削加工されることを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第1及び前記第2の創成研削面は、それぞれカーブジェネレータにより凹球面に創成研削加工されることを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 前記第1及び前記第2の創成研削面は、それぞれ超音波球面創成装置により凹球面に創成研削加工されることを特徴とする請求項1又は2記載の光学部材の球面創成加工方法。
- 光学部材を仕上げ形状より大きい内径でかつ前記仕上げ形状の加工研削量よりも小さい加工研削量で創成研削加工して第1の創成研削面を創成する第1の創成研削加工機と、
前記光学部材を創成研削加工して前記仕上げ形状となる第2の創成研削面を創成する第2の創成研削加工機と、
を具備したことを特徴とする光学部材の球面創成加工装置。 - 前記第1及び前記第2の創成研削加工機は、カーブジェネレータ又は超音波球面創成装置であることを特徴とする請求項11記載の光学部材の球面創成加工装置。
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