JP2006297511A - レンズの球面研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カップ砥石を用いたレンズ球面の研削方法に関し、へその生じないレンズの研削加工を実現する。
【解決手段】レンズ４を光軸回りに回転させ、この回転軸に対して傾斜した軸回りに回転するカップ状の砥石３を、その周縁とレンズの加工球面との接触円の頂点がレンズの光軸上に位置するように、レンズに当接させる、レンズの球面研削方法において、所定の削り代の研削を行った後、加工したレンズ球面の曲率中心Ｏを中心としてカップ砥石３を、レンズの光軸に対する傾斜角が小さくなる方向に少なくとも一回揺動させる。例えば、揺動台２３、横移動台２２及びワーク軸１の昇降をサーボモータ駆動とし、加工しようとするレンズの厚さ及び加工する球面の曲率半径ＲをＮＣ装置５に予め登録し、揺動動作時の揺動台２３の揺動角θに応じて横移動台２２及びワーク軸１の位置をＮＣ装置５からの指令値に基づいて移動させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、カップ砥石を用いたレンズ球面の研削方法に関するものである。

レンズ球面の研削加工は、通常、カップ砥石による粗研削とペレット皿による精研削の順で行われ、その後、磨き皿による研磨（ポリシング）が行われている。

図５は、従来の粗研削装置の要部構造の一例を模式的に示した図で、ワーク軸１と、このワーク軸の先端（上端）に設けられたレンズホルダ１２と、このレンズホルダに先端（下端）を対向させた砥石軸２５と、この砥石軸の対向端に装着されたカップ砥石３とを備えている。砥石軸２５は、ワーク軸１と直交する方向に移動位置決めされる横移動台２２上に設けた傾斜台２３に軸着されている。

カップ砥石を用いる粗研削では、加工するレンズ球面４３の曲率に合わせてカップ砥石３の傾斜角とを設定し、カップ砥石３とレンズ球面４３との接触円の頂点が丁度レンズの光軸上にくる位置に位置決めして、砥石軸２５の回転によるカップ砥石３の自転と、ワーク軸１、従ってレンズ４の回転によるカップ砥石３の公転により、レンズ球面を創生する。このとき、カップ砥石３とレンズ球面４３との接触円の頂点とレンズ中心との間に誤差があると、レンズの中心に小さな凸（外へそ）や凹（内へそ）が生ずる。

上記構造の粗研削装置では、カップ砥石３の傾斜角は傾斜台２３の傾斜角により設定され、カップ砥石３とレンズ球面４３との接触円の位置は、横移動台２２で設定される。そして従来は、傾斜台２３の傾斜角と横移動台２２の位置とを人手で調整して試し加工したレンズをゲージで計測するという作業を何度か行って、砥石の傾斜角と位置を決定し、その後自動連続加工を開始するという手順でレンズの粗研削を行っていた。

しかし、熟練した作業者が細心の注意を払って段取り作業を行っても、カップ砥石とレンズ球面との接触円の頂点を誤差を全く生じさせることなくレンズの回転中心軸と一致させることは不可能であり、僅かな誤差が残ってしまう。この残存誤差により生じたへそは、次工程の精研削時にペレット皿によって除去されるが、内へそが生じたときは、球面全体をへそ深さ分だけ研削しなければへそを除去することができないので、外へそができる方向の誤差を残し、この外へそを精研削によって除去するようにしている。
特開昭６１−２３０８５９号公報

研磨を含めたレンズ球面加工の加工時間を短縮するためには、精研削のペレット皿としてできるだけ細かい（高い）番手の砥石を使いたいという要求がある。そのためには、へそやレンズホルダ上でのレンズの位置決め誤差に起因する削り代の増大を避けることが必要である。すなわち、粗研削時にへそを残したまま精研削工程に入ると、精研削時における削り代が大きくなり、番手の低いペレット皿と高いペレット皿を用いた２段階の精研削が必要になったり、１工程の精研削で加工しようとすると、加工時間が長くなったりするという問題を生ずる。

この発明は、カップ砥石によるへその生じないレンズの研削加工を実現することを課題としている。

この出願の発明は、レンズ４を光軸回りに回転させ、この回転軸に対して傾斜した軸回りに回転するカップ状の砥石３を、その周縁とレンズの加工球面との接触円の頂点がレンズの光軸上に位置するように、レンズに当接させる、レンズの球面研削方法において、所定の削り代の研削を行った後、加工したレンズ球面の曲率中心Ｏを中心としてカップ砥石３を、レンズの光軸に対する傾斜角が小さくなる方向に少なくとも一回揺動させることを特徴とするレンズの球面研削方法を提供することにより、上記課題を解決したものである。

粗研削は、レンズの曲率に合わせて揺動台２３を所定角度に傾斜させ、カップ砥石３とワーク４の加工球面との接触円の頂点がワーク４の軸芯にくるように横移動台２２を移動させて加工する。へそを除去するときの揺動動作は、例えば、揺動台２３、横移動台２２及びワーク軸１の昇降をサーボモータ駆動とし、加工しようとするレンズの厚さ（ホルダ１２上での高さ）及び加工する球面の曲率半径ＲをＮＣ装置５に予め登録しておき、揺動動作時の揺動台２３の揺動角θに応じて横移動台２２及びワーク軸１の位置を所定の計算式に基づくＮＣ装置５からの指令値に基づいて移動させることにより、カップ砥石３のレンズ曲率中心Ｏ周りの揺動動作を実現することができる。

この発明によれば、カップ砥石によるへそのない粗研削が可能であり、従って次工程での精研削ないし研磨の削り代を小さくすることができ、全体としてのレンズ球面の加工時間を短縮できる。また、精研削時の削り代が小さくなることから、精研削用のペレット皿として番手の高いペレット皿を用いることができ、より面精度の高い球面の研削加工が可能になる。

また、この発明の方法を実現するために、揺動台２３の揺動、横移動台２２の移動及びワーク軸１の昇降をＮＣ制御のサーボモータで行うようにすれば、予めレンズの厚さや曲率をＮＣ装置に登録しておくことにより、粗研削時における揺動台２３の傾斜角や横移動台２２の移動位置をＮＣ装置５で自動設定することが可能となり、高度な熟練を必要とすることなく、高精度なレンズの球面研削が可能になるという効果がある。

図１は、この発明のレンズの球面研削装置の一実施形態を模式的に示した側面図である。図中、１はワーク軸、１１はワーク軸１駆動用の電動機、１２はワーク軸１の先端（上端）に設けられたレンズホルダ、１３はワーク軸１を軸支している昇降台である。

２１はワーク軸１と直交する方向にしてフレーム２に設けられたガイド、２２はガイド２１に沿って移動する横移動台、２３はこの横移動台に設けた支点Ｐ回りに揺動する揺動台、２５は揺動台２３に軸支された砥石軸である。

砥石軸２５の下端（ワークホルダ１２に向く先端）には、カップ砥石３が装着されている。砥石軸２５には、砥石軸駆動用の電動機２６が連結されている。

ワーク軸１は、フレーム２に昇降自在に案内された昇降台１３に軸支されており、この昇降台と一体のブラケット１４がＺ軸サーボモータ１７で駆動されるＺ軸送りねじ１８に螺合している。横移動台２２は、フレーム２に搭載したＸ軸サーボモータ２７で回転駆動される送りねじ２８に螺合している。揺動台２３は、横移動台２２に搭載したＢ軸サーボモータ３７でウオーム歯車（図示されていない。）を介して揺動駆動されている。５はこれらのサーボモータを制御するＮＣ装置であり、５１、５２及び５３はサーボアンプである。

次に、上記装置でレンズの粗研削を行う手順を説明する。まず、ＮＣ装置５に加工するレンズ４の厚さや曲率半径などのデータを登録する。そして、加工するレンズ球面の曲率に対応する角度に揺動台２３を傾斜させ、カップ砥石とレンズ球面との接触円の頂点がレンズ球面の頂点となる位置に横移動台２２の位置を設定し、削り代に応じてワーク軸１の加工完了位置を設定する。

そして、Ｚ軸サーボモータ１７でワーク軸１を下降してレンズ４をロードし、ワーク軸１をワーク４がカップ砥石３に接触する直近の高さまで高速上昇する。次にＺ軸サーボモータ１７に所定速度の切削送り指令を与えて、ワーク軸１の回転によるカップ砥石３の公転と、砥石軸２５の回転によるカップ砥石３の自転とにより、レンズ４の球面研削を行う。

ワーク軸１が所定の削り代の位置に達したら、揺動台２３を一度揺動させる。この揺動動作は、Ｂ軸サーボモータ３７を動作させ、このときの揺動台２３の揺動角θの変化に応じて横移動台をｘ＝ｄsinθ、ワーク軸をｚ＝ｄ−ｄcosθの関係となるように移動させることにより、カップ砥石３をレンズ球面の曲率中心Ｏ回りに揺動させることができる（図３参照）。ここで、ｄは揺動台２３の揺動中心Ｐから加工するレンズの曲率中心Ｏまでの距離である。この一動作ないし一往復の揺動動作を行った後、揺動台２３が揺動前の位置に復帰し、ワーク軸１を下降して加工済レンズを表裏反転又はアンロードする。

上記の粗研削装置は、横移動台２２上に揺動台２３を設けた従来の粗研削装置と同様な構造であるが、揺動台、横移動台及びワーク軸の昇降をサーボモータで行うようにしたときは、図２に示すように、横移動台２２を揺動台２３上に設ける構造も可能である。このときの横移動台２２は、揺動台２３に砥石軸２５と直交する方向に設けたガイド２１に沿って移動するようにする。

図２の構造のものでは、揺動台２３を下降するレンズ球面の曲率に合わせて設定した後、カップ砥石３とレンズ球面４３の接触円の頂点がレンズ軸心にくるように、横移動台２２の移動と昇降台１３の昇降とを行って、粗研削を行う。そして所定の厚さまで研削を行った後、へそ取りのために揺動台２３を揺動させる。この揺動動作は、砥石軸２５が揺動台２３の揺動中心Ｐを通るときのＸ座標を０として、揺動台２３の揺動角（砥石軸の傾斜角）をθとしたとき、
ｘ＝ｄtanθ 及び ｚ＝ｄ／cosθ−ｄ
の関係が成立するように、揺動台２３の傾斜角θの変化に対応して横移動台２２及び昇降台１３を移動させることにより行う（図４参照）。

第１実施形態の研削装置の要部を示す模式的な側面図 第２実施形態の研削装置要部を示す模式的な側面図 図１の装置における揺動角とＸ軸及びＺ軸移動の関係を示す説明図 図２の装置における揺動角とＸ軸及びＺ軸移動の関係を示す説明図 従来のレンズ球面の粗研削装置の一例を示す要部の側面図

符号の説明

１ ワーク軸
４ レンズ
４ カップ砥石
５ ＮＣ装置
13 昇降台
17 Ｚ軸サーボモータ
22 横移動台
23 揺動台
25 砥石軸
27 Ｘ軸サーボモータ
37 Ｂ軸サーボモータ

Claims (1)

1. レンズ(4)を光軸回りに回転させ、この回転軸に対して傾斜した軸回りに回転するカップ状の砥石(3)を、その周縁とレンズの加工球面との接触円の頂点がレンズの光軸上に位置するように、レンズに当接させる、レンズの球面研削方法において、所定の削り代の研削を行った後、加工したレンズ球面の曲率中心(O)を中心としてカップ砥石(3)を、レンズの光軸に対する傾斜角が小さくなる方向に少なくとも一揺動させることを特徴とする、レンズの球面研削方法。

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