JP2006142391A - 光学レンズの芯取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 研削砥石の回転速度に関わらず切粉を確実に除去して目詰まりをなくし、研削加工を効率的に行うこと。
【解決手段】 回転可能な研削砥石２により光学レンズ３の外周を研削加工して、該光学レンズ３の光軸と該光学レンズ３の外周の軸芯とを合わせるレンズの芯取り加工を行う装置であって、光学レンズ３の外周と研削砥石２との接触点に研削液Ｗを供給する第１のノズル４と、０．１ＭＰａ以上に加圧された流体Ｗ１を、研削砥石２の外周面に対して直角方向、又は、該直角方向を中心に±８５度の範囲内で斜めの方向から直接吹き付ける第２のノズル５とを備えている光学レンズの芯取り装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学レンズの芯取りに用いられる光学レンズの芯取り装置に関するものであ
る。

従来より、光学レンズの芯取りに用いられる光学レンズの芯取り装置として、様々なものが提供されている（例えば、非特許文献１参照）。その１つとして、ベル方式の光学レンズの芯取り装置を、図４及び図５を参照して説明する。
この光学レンズの芯取り装置５０は、図４及び図５に示すように、光学レンズ等の被加工物５１を、固定ワーク軸５２の一端に取り付けられた固定軸ワークホルダー５３と、固定ワーク軸５２と同芯上に摺動するように構成された移動ワーク軸５４の一端に取り付けられた移動軸ワークホルダー５５とで挟持するようになっている。
また、上記固定ワーク軸５２には、他端側、即ち、固定軸ワークホルダー５３の反対側に、固定ワーク軸ギア５６が固着されている。一方、移動ワーク軸５４も同様に他端側、即ち、移動軸ワークホルダー５５の反対側に移動ワーク軸ギア５７が固着されている。

上記移動ワーク軸ギア５７には、移動ワーク軸駆動ギア５８が噛合っている。また、上記固定ワーク軸ギア５６にも固定ワーク軸駆動ギア５９が噛合っている。そして、固定ワーク軸駆動ギア５９及び移動ワーク軸駆動ギア５８には、ワーク軸駆動軸６０が組み合わされており、該ワーク軸駆動軸６０の軸線Ｌ３を中心として共に回転できるようになっている。
また、ワーク軸駆動軸６０の一端には、ワーク軸駆動モーター６１が取り付けられている。これにより、固定ワーク軸５２及び移動ワーク軸５４は、ワーク軸駆動モーター６１により同期回転を行って、固定軸ワークホルダー５３と移動軸ワークホルダー５５とで挟持された被加工物５１を回転させるようになっている。

また、被加工物５１と対向する位置には、固定ワーク軸５２及び移動ワーク軸５４の軸芯と平行な方向に回転軸Ｌ４を有する回転可能な研削砥石６５が配されている。この研削砥石６５は、上記回転軸Ｌ４と同軸に回転する砥石軸６６の一端に固着されており、また、該砥石軸６６は砥石軸駆動テーブル６７に固着されている。また、砥石軸６６の他端、即ち、研削砥石６５が固着されている反対側には、砥石軸プーリー６８が固着されている。
また、砥石軸駆動テーブル６７には、砥石軸６６と平行に砥石軸回転モーター６９が搭載されており、該砥石軸回転モーター６９には砥石軸モータープーリー７０が固着されている。そして、砥石軸モータープーリー７０と砥石軸プーリー６８とは、砥石軸回転ベルト７１により連結されており、砥石軸回転モーター６９により砥石軸６６を回転させ、該砥石軸６６に固着された研削砥石６５を回転できるようになっている。

また、砥石軸駆動テーブル６７は、被加工物５１の回転軸芯に対して直角に移動する機能と平行に移動する機能とを有し、図示されていない駆動モーターによりそれぞれの方向に任意に移動できる構造となっている。そして、駆動モーターを作動させることで砥石軸駆動テーブル６７が移動し、被加工物５１に対して研削砥石６５を接触させ加工することができる。
また、被加工物５１の研削砥石６５の加工点（接触点）には、研削液Ｗ２が研削液ノズル７５により供給されている。研削液ノズル７５は、一方に開閉バルブ７６が装着され、開閉バルブ７６の他端には研削液供給ホース７７が接続されている。研削液供給ホース７７の一方は、研削液タンク７８に取り付けられている研削液ポンプ７９に接続されている。そして、研削液ポンプ７９を作動させることで、研削液タンク７８から研削液Ｗ２を研削液ノズル７５に供給し、加工点に研削液Ｗ２を吐出する。

研削液ノズル７５より吐出された研削液Ｗ２は、被加工物５１と研削砥石６５との加工点を通過し、研削液トレイ８０に受け取られる。一方を研削液トレイ８０に固着された研削液戻り管路８１は、他方は研削液タンク７８に固着され、研削液トレイ８０にて受け取られた研削液Ｗ２を研削液タンク７８に戻す。
また、吐出された研削液Ｗ２は、被加工物５１の研削砥石６５による加工により発生した熱の除去と切粉とを洗い流す役目をする。
ＫＪ−１００／１００Ｈ（手動磨邊機）カタログEdition.2、大韓民国、KWANGJIN PRECISION CO,LTD、Date 2002.01.21

しかしながら、上記従来の光学レンズの芯取り装置では、以下のような問題点があった。
即ち、近年光学レンズは、デジタル化に対応するため小型化、高精度化が求められ、それに伴い非球面ガラス成形レンズが多く使われるようになってきた。特に、ガラス成形レンズは、従来の研磨レンズと比較して芯取り時に削り落とす駄肉が多いため、芯取り加工に時間が掛かり、それに伴い芯取り装置の負担が増大し設備投資が大きくなっている。このため、芯取り装置の加工能率を向上させることが求められている。

ここで、従来の光学レンズの芯取り装置５０では、加工点に供給される研削液Ｗ２が、被加工物５１と研削砥石６５との加工により発生した熱の除去と切粉の洗い流しを行うと共に、被加工物５１と研削砥石６５との間に適度な摩擦を与える潤滑液の役目も担っている。ところが、研削液Ｗ２は、高速で回転する研削砥石６５により途中で振り切られてしまい、切粉の除去を確実にできないという不都合があった。そのため、研削砥石６５が切粉により目詰まりを起こしてしまう不都合があった。その結果、研削砥石６５の回転速度及び切込み速度を上げることができず、加工効率を上げることが困難なものであった。よって、上述した要求に対応することができないものであった。

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、研削砥石の回転速度や切込み速度に関わらず切粉を確実に除去して目詰まりをなくし、研削加工を効率的に行うことができる光学レンズの芯取り装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、回転可能な研削砥石により光学レンズの外周を研削加工して、該光学レンズの光軸と該光学レンズの外周の軸芯とを合わせるレンズの芯取り加工を行う光学レンズの芯取り装置であって、前記光学レンズの外周と前記研削砥石との接触点に研削液を供給する第１のノズルと、０．１ＭＰａ以上に加圧された流体を、前記研削砥石の外周面に対して直角方向、又は、該直角方向を中心に±８５度の範囲内で斜めの方向から直接吹き付ける第２のノズルとを備えている光学レンズの芯取り装置を提供する。

この発明に係る光学レンズの芯取り装置においては、研削砥石を回転させながら光学レンズの外周に接触させて研削加工を行うことで、光学レンズの光軸と外周の軸芯とを合わせるレンズの芯取り加工を行うことができる。この研削加工を行う際、第１のノズルにより、光学レンズの外周と研削砥石との接触点に研削液を供給するので、光学レンズの外周と研削砥石との間が潤滑されて適度な摩擦状態となると共に、研削加工で発生した加工熱を除去し、切粉を洗い流すことができる。

ここで、研削砥石の回転速度を上げた時に、高速で回転する研削砥石により第１のノズルで供給された研削液が振り切られて切粉の除去が不十分だとしても、第２のノズルを有しているので、確実にこの切粉を除去を行える。
つまり、第２のノズルにより、研削砥石の外周面に圧力を与えた状態で流体を直接吹き付けるので、第１のノズルで除去しきれなかった切粉、即ち、研削砥石の砥粒の間に入り込んだ切粉を確実に除去することができる。これにより、研削砥石の砥石面（外周面）を目詰まりのない常に最良の状態に維持することができ、研削能力の低下を防止することができる。従って、研削砥石の回転速度を上げて、また、切込み速度を速くして効率良く研削加工を行うことができる。その結果、光学レンズの芯取り装置にかける設備投資を抑えることができると共に、消費するエネルギーを抑えることができ、光学レンズの製造コストの低減化を図ることができる。更に、研削砥石の切れ味の低下を防止するので、加工精度を維持でき、品質の安定化を図ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の光学レンズの芯取り装置において、前記流体が、前記研削液である光学レンズの芯取り装置を提供する。

この発明に係る光学レンズの芯取り装置においては、第２のノズルで使用する流体も研削液を利用できるので、別個の流体を備える必要がなく構成の単純化を図ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の光学レンズの芯取り装置において、前記流体が、液体、気体、又は、液体と気体との混合流体のいずれかである光学レンズの芯取り装置を提供する。

この発明に係る光学レンズの芯取り装置においては、液体、気体又は液体と気体の混合流体（例えば、ミスト状の流体）を、流体として状況に応じて使用できるので、設計の自由度が向上する。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学レンズの芯取り装置において、前記流体に超音波振動を与える超音波振動発生手段を備えている光学レンズの芯取り装置を提供する。

この発明に係る光学レンズの芯取り装置においては、第２のノズルにより流体を吹き付ける際に、超音波振動発生手段により流体を超音波振動させた状態で吹き付けを行える。従って、さらに確実に切粉の除去を行うことができ、加工能力を確実に維持することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光学レンズの芯取り装置において、前記第２のノズルが、前記流体を一定又は任意の時間間隔をもって間欠供給するよう制御されている光学レンズの芯取り装置を提供する。

この発明に係る光学レンズの芯取り装置においては、流体を常時吹き付けるのではなく間欠供給するので、流体の使用量を必要最少限の量にすることができ、コストの低減化と周辺への飛散を防ぎ作業環境のクリーン化を図ることができる。

本発明に係る光学レンズの芯取り装置によれば、第２のノズルにより、研削砥石の外周面に圧力を与えた状態で流体を直接吹き付けるので、第１のノズルで除去しきれなかった切粉、即ち、研削砥石の砥粒の間に入り込んだ切粉を確実に除去することができる。これにより、研削砥石の砥石面（外周面）を目詰まりのない常に最良の状態に維持することができ、研削能力の低下を防止することができる。
従って、研削砥石の回転速度を上げて、また、切込み速度を速くして効率良く研削加工を行うことができる。その結果、光学レンズの芯取り装置にかける設備投資を抑えることができると共に、消費するエネルギーを抑えることができ、光学レンズの製造コストの低減化を図ることができる。更に、研削砥石の切れ味の低下を防止するので、加工精度を維持でき、品質の安定化を図ることができる。

以下、本発明に係る光学レンズの芯取り装置の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の光学レンズの芯取り装置１は、図１及び図２に示すように、回転可能な研削砥石２により、被加工物（光学レンズ）３の外周を研削加工して、該被加工物３の光軸と該被加工物３の外周の軸芯とを合わせるレンズの芯取り加工を行う装置であって、被加工物３の外周と研削砥石２との接触点に研削液Ｗを供給する研削液ノズル（第１のノズル）４と、０．１ＭＰａ以上に加圧された流体を、研削砥石２の砥石面（外周面）に対して直角方向、又は、該直角方向を中心に±８５度の範囲内で斜めの方向から直接吹き付ける高圧ノズル（第２のノズル）５とを備えている。
なお、本実施形態においては、上記流体が高圧研削液Ｗ１である場合を例にして説明する。

上記被加工物３は、固定ワーク軸１０の一端に取り付けられた固定軸ワークホルダー１１と、該固定ワーク軸１０と同芯上に摺動するように構成された移動ワーク軸１２の一端に取り付けられた移動軸ワークホルダー１３とによって挟持されている。
固定ワーク軸１０の他端、即ち、固定軸ワークホルダー１１の反対側には、固定ワーク軸ギア１４が固着されている。一方、移動ワーク軸１２の他端、即ち、移動軸ワークホルダー１３の反対側にも、移動ワーク軸ギア１５が固着されている。
また、移動ワーク軸ギア１５には、移動ワーク軸駆動ギア１６が噛みあっている。また、固定ワーク軸ギア１４にも固定ワーク軸駆動ギア１７が噛みあっている。そして、固定ワーク軸駆動ギア１７と移動ワーク軸駆動ギア１６とは、ワーク軸駆動軸１８によって連結され、該ワーク軸駆動軸１８の軸線Ｌ１回りに回転可能に構成されている。

また、ワーク軸駆動軸１８の一端には、ワーク軸駆動モーター１９が取り付けられている。これにより、固定ワーク軸１０および移動ワーク軸１２は、ワーク軸駆動モーター１９により同期回転をし、固定軸ワークホルダー１１と移動軸ワークホルダー１３とで挟持された被加工物３を回転させるようになっている。
また、被加工物３と対向する位置には、固定ワーク軸１０及び移動ワーク軸１２の軸芯と平行な方向に回転軸Ｌ２を有する回転可能な上記研削砥石２が配置されている。この研削砥石２は、上記回転軸Ｌ２と同軸に回転する砥石軸２０の一端に固着されており、また、該砥石軸２０は砥石軸駆動テーブル２１に固着されている。また、砥石軸２０の他端、即ち、研削砥石２が固着されている反対側には、砥石軸プーリー２２が固着されている。

砥石軸駆動テーブル２１には、砥石軸２０と平行に砥石軸回転モーター２３が搭載されており、該砥石軸回転モーター２３には砥石軸モータープーリー２４が固着されている。そして、砥石軸モータープーリー２４と砥石軸プーリー２２とは、砥石軸回転ベルト２５により連結されており、砥石軸回転モーター２３により砥石軸２０を回転させ、該砥石軸２０に固着された研削砥石２を回転できるようになっている。
また、砥石軸駆動テーブル２１は、被加工物３の回転軸芯に対して直角に移動する機能と平行に移動する機能とを有し、図示されていない駆動モーターにより任意に移動できる構造となっている。そして、駆動モーターを作動させることで砥石軸駆動テーブル２１が移動し、被加工物３に対して研削砥石２を接触させ加工することができる。

また、被加工物３と研削砥石２の接触点（加工点）には、研削液Ｗが上記研削液ノズル４により供給されている。この研削液ノズル４は、一方に開閉バルブ３０が装着され、開閉バルブ３０の他端には研削液供給ホース３１が接続されている。研削液供給ホース３１の一方は、研削液タンク３２に取り付けられている研削液ポンプ３３に接続されている。そして、研削液ポンプ３３を作動させることで、研削液タンク３２から研削液Ｗを研削液ノズル４に供給し、加工点に研削液Ｗを吐出する。
研削液ノズル４より吐出された研削液Ｗは、被加工物３と研削砥石２との加工点を通過し、研削液トレイ３４に受取られる。一方を研削液トレイ３４に固着された研削液戻り管路３５は、他方は研削液タンク３２に固着され、研削液トレイ３４にて受取られた研削液Ｗを研削液タンク３２に戻す。

一方、研削砥石２には、加工点とは別の位置に上記高圧ノズル５が研削砥石２の砥石面（外周面）に対して直角に固着されている。
この高圧ノズル５の他端には、高圧ホース３６の一端が固着されている。研削液タンク３２には、研削液ポンプ３３とは別に０．１ＭＰａ以上の吐出圧を出せる高圧ポンプ３７が装着されている。高圧ポンプ３７の吐出側には、切り替えバルブ３８が接続され、切り替えバルブ３８の一方は、研削液タンク３２に戻る管路になっている。切り替えバルブ３８の他端には、高圧ノズル５の一端に接続された高圧ホース３６の他端が接続されている。
そして、高圧ノズル５から吐出した高圧研削液Ｗ１は、研削砥石２に吹き付けられた後、研削液トレイ３４に回収され、研削液戻り管路３５から研削液タンク３２に戻される。

なお、上記高圧ノズル５は、使用状況により研削砥石２の砥石面に対し直角方向を中心に±８５度の高圧ノズル移動範囲３９内で任意に固定して、研削液Ｗを砥石面に対して斜め方向から高圧研削液Ｗ１を吹き付けるように構成しても構わない。
また、研削液Ｗを循環させる途中には、切粉及び自生作用により脱落した砥粒を除去する図示しない除去機能が組み込まれている。

このように構成された光学レンズの芯取り装置１により、被加工物３を研削加工する場合について説明する。
ワーク軸駆動モーター１９を作動させて被加工物３を回転させた状態で、砥石軸駆動テーブル２１により高速回転する研削砥石２を被加工物３に接触させる。これにより、被加工物３の外径や端面は、高速回転している研削砥石２の砥粒により削り取られて研削加工される。この研削加工を行う際、研削液ノズル４により、被加工物３の外周と研削砥石２との加工点に研削液Ｗを吐出（供給）するので、被加工物３の外周と研削砥石２の間が潤滑されて適度な摩耗状態となると共に、研削加工で発生した加工熱を除去し、切粉を洗い流すことができる。

ここで、研削砥石２の回転速度を上げたときに、高速で回転する研削砥石２により研削液ノズル４で吐出された研削液Ｗが振り切られて切粉の除去が不十分だとしても、高圧ノズル５を有しているので確実にこの切粉の除去を行える。
つまり、高圧ノズル５により、研削砥石２の外周面に圧力を与えた状態で高圧研削液Ｗ１を直接吹き付けるので、研削液ノズル４で除去しきれなかった切粉、即ち、研削砥石２の砥粒の間に入り込んだ切粉を確実に除去することができる。これにより、研削砥石２の砥石面を目詰まりのない常に最良の状態で維持することができ、研削能力の低下を防止することができる。

従って、研削砥石２の回転速度を上げて、また、切込み速度を速くして効率良く研削加工を行うことができる。その結果、光学レンズの芯取り装置１にかける設備投資を抑えることができると共に、消費するエネルギーを抑えることができ、被加工物３の製造コストの低減化を図ることができる。更に、研削砥石２の切れ味の低下を防止するので、加工精度を維持でき、品質の安定化を図ることができる。また、本実施形態においては、研削液ノズル４及び高圧ノズル５の両方で研削液Ｗを利用できるので、それぞれ別個の流体を備える必要がなく、構成の単純化を図ることができる。
以上説明したように、本実施形態の光学レンズの芯取り装置１によれば、高精度で安価な光学部品等の被加工物３の製造を行うことができる。また、カーブジェネレータ等にも応用することができる。

次に、本発明に係る光学レンズの芯取り装置の第２実施形態を、図３を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、高圧ノズル５により単に高圧研削液Ｗ１を研削砥石２の砥石面に吹き付けたが、第２実施形態の光学レンズの芯取り装置４０は、超音波振動発生手段４１により超音波振動を与えた状態で高圧研削液Ｗ１を吹き付ける点である。

即ち、本実施形態の光学レンズの芯取り装置４０は、図３に示すように、高圧ノズル５の途中に取り付けられた超音波振動部４２と、該超音波振動部４２に信号を出力して超音波を発生させ、高圧研削液Ｗ１の中に超音波振動を与える超音波電源４３とを備えている。即ち、これら超音波振動部４２及び超音波電源４３は、上記超音波振動発生手段４１を構成している。

このように構成された光学レンズの芯取り装置４０によれば、高圧ノズル５で高圧研削液Ｗ１を吹き付ける際に、超音波振動させた状態で高圧研削液Ｗ１を吹き付けることができ、高圧研削液Ｗ１の効果がさらに向上する。従って、さらに確実に切粉の除去を行うことができ、研削砥石２の加工能力の低下を効果的に防止して、加工能力を確実に維持することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記各実施形態では、高圧ノズルが研削液を高圧状態で吹き付ける構成にしたが、高圧ノズルが吹き付ける流体は研削液に限られず、例えば、圧縮気体や、気体と液体との混合流体（例えば、ミスト状の流体）を状況に応じて使用しても構わない。この場合においても、同様の効果が得られる。
また、高圧ノズルから吹き付ける流体を、一定又は任意の時間間隔をもって間欠供給するように制御しても構わない。こうすることで、流体の使用量を必要最少限の量にすることができ、コストの低減化を図ることができる。
また、高圧ノズルは、１本に限らず、複数本用いても良い。

本発明に係る光学レンズの芯取り装置の第１実施形態を示す正面図である。 図１に示す光学レンズの芯取り装置の上面図である。 本発明に係る光学レンズの芯取り装置の第２実施形態を示す正面図である。 従来の光学レンズの芯取り装置の一例を示す正面図である。 図４に示す光学レンズの芯取りの上面図である。

符号の説明

Ｗ 研削液
Ｗ１ 高圧研削液（流体）
１、４０ 光学レンズの芯取り装置
２ 研削砥石
３ 被加工物（光学レンズ）
４ 研削液ノズル（第１のノズル）
５ 高圧ノズル（第２のノズル）
４１ 超音波振動発生手段

Claims (5)

1. 回転可能な研削砥石により光学レンズの外周を研削加工して、該光学レンズの光軸と該光学レンズの外周の軸芯とを合わせるレンズの芯取り加工を行う光学レンズの芯取り装置であって、
   前記光学レンズの外周と前記研削砥石との接触点に研削液を供給する第１のノズルと、
   ０．１ＭＰａ以上に加圧された流体を、前記研削砥石の外周面に対して直角方向、又は、該直角方向を中心に±８５度の範囲内で斜めの方向から直接吹き付ける第２のノズルとを備えていることを特徴とする光学レンズの芯取り装置。
2. 請求項１記載の光学レンズの芯取り装置において、
   前記流体が、前記研削液であることを特徴とする光学レンズの芯取り装置。
3. 請求項１記載の光学レンズの芯取り装置において、
   前記流体が、液体、気体、又は、液体と気体との混合流体のいずれかであることを特徴とする光学レンズの芯取り装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の光学レンズの芯取り装置において、
   前記流体に超音波振動を与える超音波振動発生手段を備えていることを特徴とする光学レンズの芯取り装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光学レンズの芯取り装置において、
   前記第２のノズルは、前記流体を一定又は任意の時間間隔をもって間欠供給するよう制御されていることを特徴とする光学レンズの芯取り装置。
   
   
   
   

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