JP2008142840A - 表面加工方法、表面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コバ厚さが薄く、加工中の保持が難しいレンズを、接着技術を用いることなく容易かつ確実に保持して表面加工を行う。
【解決手段】レンズホルダ３を構成する基材６の凹座面６ａおよびコバ押さえ５の中に、緩衝材４を介してレンズ１の保持球面１３を嵌め込み式に密着させて固定し、加工工具７を支持する工具台皿８に回動自在に継承されるカンザシ９の支点１０と、レンズ１の保持球面１３の曲率半径中心１３ａとをほぼ一致させるように支点１０の位置を設定し、カンザシ９の揺動変位の揺動中心１１と、レンズ１の被加工面１ａの加工面球心１２とを一致させるようにして、レンズ１と加工工具７の相対的な回転および揺動変位を組み合わせた研磨加工を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面加工技術に関し、たとえば、脆性材料であるガラスからなるレンズ等の表面加工を行う研削・研磨方法およびその装置に関するものである。より詳細には、たとえば、レンズの中心厚さやレンズ外径部分のコバ厚さが薄く加工中のレンズ保持が難しく、加工に伴いレンズが脱落したり、圧力によって変形などに伴う形状精度低下を生じやすくなる凸メニスカスレンズ等の加工に有効な技術に関する。

一般にレンズ、プリズム、ミラーなどの光学素子の表面加工を行なう手法としては、被加工物（以降、レンズと称する）と加工用の研削工具や弾性工具（ピッチやポリウレタン製のパッド、ポリシャを示し、以降、研磨皿と称する）とを互いに摺動運動させ、工具に含有する研削用砥粒や界面に介在する研磨用砥粒でレンズを除去する加工法が用いられる。

このように工具を押圧してすり合わせにより被加工物を摩滅させて加工を行う加工装置としては、特許文献１に開示される技術が知られている。すなわち、この特許文献１では、高速加工であっても高精度な研磨加工が実現でき、しかも加工動作の終了後にホルダの脱落を回避するために、被加工物およびホルダを筐体側に下端が支持された上向きのロッドの先端に球面で回転自在に支持し、この被加工物に対して、往復回転運動する下向きの砥石を押し当て研磨動作させる構成が開示されている。

また、レンズの中心厚さやコバの厚さが薄くなるレンズの加工に関しては、レンズを加工する際の保持によって生じるレンズの変形を抑制した手法として、特許文献２が提案されている。この特許文献２では、レンズの背面側に、当該レンズの周辺部を避けて、接着シートを介してリング状の台皿を張り付けることにより、接着によるレンズの薄いコバ部のピッチ材の熱収縮等による歪みを抑制しようとする技術が開示されている。

しかしながら、上述の特許文献１の研磨装置は、加工動作の終了後にホルダの脱落がない研磨装置を提供するために、被加工物およびホルダを固定側から支持されたロッドの先端に載置した構成であり、これは脱落防止のために既存の研磨装置の軸構成を上下反転させた構造となっているにすぎず、反転するのみでは、必ずしもコバの薄いレンズの加工を容易にするものではない。

また特許文献２ではコバの薄いレンズを容易に研磨できるように配慮しているが、あくまでピッチ材による接着でのレンズ保持を前提としており、はめ込み式のホルダを利用する構成については開示されていない。

レンズをロボットや装置にて搬送するようなレンズ自動研磨装置においては、レンズの脱着や搬送を容易に行なうために、レンズを研磨装置の上軸側に配置して加工を行うことが一般的である。これはレンズを研磨するときにレンズを研磨皿や加工工具に当接させる必要があるが、レンズを上軸に配置すれば装置の上軸を上下動させることでレンズを上下動させることができ、レンズの取り付け取り出しが容易に行なえるようになるからである。

はめ込み式のホルダでレンズを保持するような場合に、この上軸の上下動に伴ってレンズを上下動させ脱着させるためには、空気の負圧によってレンズをホルダに吸着させて持ち上げることが一般的に行なわれる。

しかしながら研磨皿とレンズは擦り合わせにより研磨加工を行っているため、研磨加工終了後の両者は非常に強い力で密着しており、負圧によるレンズ保持力だけではレンズ自重を含めてレンズを持ち上げることができない場合が多々ある。このためレンズを持ち上げることができずに、研磨を行なったレンズが落下して破損する懸念があった。

これを防止するために特許文献１では、上下を反転した構成を採用し、レンズおよびホルダを装置の下側となる下軸に配置して落下を防止しているが、あくまで落下防止であるため上下の構成を逆さまにしただけである。つまり上軸からは研磨皿で押圧されているが、下軸に配置されたレンズとこれを保持するホルダは通常の研磨装置と同様に回転傾斜自在となるようにロッドを介して取り付けられており、加圧力こそ研磨皿より付加されるがロッドおよびレンズの配置が同じ側に配置されているため、レンズに対して付加される研磨圧力は既存の研磨装置、すなわちレンズおよびロッドを上軸に配置して上軸から加圧する研磨方式と全く同じとなる。このため特許文献１の研磨装置で生じる研磨圧力の作用は、単に上軸にレンズとロッドを配置し上軸から加圧する既存の研磨機構と同じである。

また特許文献２は前述したように、コバの薄いレンズをピッチ材による接着で保持することを前提としており、はめ込み式のホルダを利用できない。このためコバの薄いレンズをピッチで治具に貼り付けたり、剥がしたりする付帯作業や工程を必要とする。接着・剥離を行なうための作業に加え、接着剤を除去するための洗浄工程も必須となってしまう。さらにピッチ材の使用や洗浄工程の追加により環境負荷も大きくなる。

また、特許文献２とは異なり、コバの薄いレンズを治具に貼り付けずにホルダなどに嵌合装着して研磨行なう場合は、嵌合装着してレンズを支えるのがコバ部分となるため、一般的にコバの薄いレンズでは押えることが難しく、特に研磨加工中に生じる研磨加工力によってレンズがホルダより外れてしまうことが多々あり、接着せずに実施することが難しいといった技術的課題もある。
特開２００１−１７０８５５号公報 特開２００１−８８００１号公報

本発明の目的は、周辺部の厚さの薄い被加工物を、接着技術を用いることなく容易かつ安定に保持して表面加工を実施することが可能な表面加工技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、コバ厚さが薄く、加工中の保持が難しいレンズを、接着技術を用いることなく容易かつ確実に保持して表面加工を行うことが可能な表面加工技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工方法であって、
回転自在に継承されたワークホルダに前記被加工物をはめ込み式で装着するステップと、
前記被加工物の前記被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に取り付けられた前記加工工具に前記被加工物を当接させるステップと、
前記回動傾斜自在に保持された前記加工工具を前記被加工物に押圧しつつ、前記加工工具および前記ワークホルダの相対的な回転および揺動運動を行いながら前記被加工物を加工するステップと、
を含む表面加工方法を提供する。

本発明の第２の観点は、被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
前記被加工物をはめ込み式で回転自在に保持するワークホルダと、
被加工物の被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に保持された加工工具と、
前記加工工具を回動傾斜自在に結合したカンザシ軸と、
前記カンザシ軸を介して前記加工工具を前記被加工物に押圧する加圧機構と、
前記被加工物に対して前記加工工具を相対的に回転および揺動させる運動機構と、
を具備した表面加工装置を提供する。

本発明の第３の観点は、被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
前記被加工物をはめ込み式に保持して回転駆動するワークホルダと、
前記被加工物の被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に保持された加工工具と、
前記加工工具を傾斜自在に継承したカンザシ軸と、
前記カンザシ軸を介して前記加工工具を加圧する加圧機構と、
前記加工工具を揺動させる揺動機構と、
を具備した表面加工装置を提供する。

本発明の第４の観点は、被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
前記被加工物をはめ込み式に回転自在に保持するワークホルダと、
前記表面加工装置の筐体に固定される支持部材と、
前記支持部材に第１の支軸を介して前記第１の支軸の軸回り方向に回動自在に継承された第１の支持リンク部材と、
前記第１の支軸の軸線と直交する第２の支軸を介して前記第１の支持リンク部材に継承された第２の支持リンク部材と、
前記加工工具を前記第２の支持リンク部材に対して回転駆動可能に支持し、前記第１の支軸の前記軸線と前記第２の支軸の交点が前記ワークホルダと接する前記被加工物の曲面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置された工具台と、
前記被加工物に対して前記加工工具を押圧する加圧機構と、
前記加工工具の回転および揺動を行なう運動機構と、
を具備した表面加工装置を提供する。

本発明の第５の観点は、被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
前記被加工物をはめ込み式に保持して回転するワークホルダと、
前記表面加工装置の筐体に固定される支持部材と、
前記支持部材に第１の支軸を介して前記第１の支軸の軸回り方向に回動自在に継承された第１の支持リンク部材と、
前記第１の支軸の軸線と直交する第２の支軸を介して前記第１の支持リンク部材に継承された第２の支持リンク部材と、
前記加工工具を前記第２の支持リンク部材に対して回転自在に支持し、前記第１の支軸の軸線と第２の支軸の交点が前記ワークホルダと接する前記被加工物の曲面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置された工具台と、
前記被加工物に対して前記加工工具を押圧する加圧機構と、
前記加工工具を揺動させる揺動機構と、
を具備した表面加工装置を提供する。

上述の本発明の第１の観点によれば、加圧軸が傾動自在に継承した加工工具の側に備わるとともに、傾動自在に継承する支点が被加工物であるレンズ等の被加工物の被加工面と反対側の球面等の曲面が有する曲率中心と概略一致する構成をとることで、加工で発生するレンズのたわみや揺動運動に伴うレンズの移動、微動によるコバ押さえからの脱落を防止することができる。これにより、薄いコバのレンズ等の被加工物を、当該被加工物を、接着技術を用いることなく、嵌め込み式で保持するホルダから外れないように加工を行うことが可能になる。

また、上述の本発明の第２の観点によれば、たとえば、被加工物であるレンズを加工する際に、レンズの外径よりやや大きめのワークホルダに装着し、加工工具に当てつけて保持する。その状態で加工工具より加工圧が付加されるとともに、回転運動および揺動運動が与えられ、当接されたワークホルダはレンズを介して加工工具の回転運動に連れ周りし、両者の相対運動で加工が進行する。このとき本装置では、レンズの保持球面の球心に概略一致する位置で傾斜自在に継承されながらも回転駆動する加工工具が揺動運動するとともに、加工工具より加圧機構によってレンズに加工圧力が付加される。つまり加工工具がレンズ保持球面に沿って傾斜可能な状態で揺動運動しながらレンズに加工圧力が付加されるため、上述の第１の観点に開示される原理構成を実現することができ、薄コバであってもコバ押さえからはみ出すような位置に移動することがなく、嵌め込み式のワークホルダでも安定した加工を行うことができる。

また、上述の本発明の第３の観点は、上述の第２の観点に開示された表面加工装置に対して、回転駆動軸をワークホルダ側に設けた構成となっている。つまり第２の観点で記載した表面加工装置から、加工圧力を付加する加工工具側にあった回転駆動機構をワークホルダ側に移設した構造となっている。加工工具側はレンズの回転に連動して連れ周りができるように継承されており、駆動することはない。

また加工工具側は加工圧力が付加されるうえに傾斜自在に配置されているため、上述の第２の観点に開示された回転駆動機構をレンズ側に配置しただけであることから、同様の効果を得ることができる。

また、上述の本発明の第４の観点では、加圧する加工工具を支持するカンザシに変わって、２つの支持リンク部材を用いて加工工具を支持する構成が開示されている。カンザシではその先端に有する球体部分の球心が、ワークホルダと接するレンズの球面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置されていたのに対して、この第４の観点では、第１の支軸の軸線と第２の支軸の交点がワークホルダと接するレンズの球面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置されている。カンザシでも球心を概略一致させることが可能であるが、ワークホルダと接するレンズの球面の曲率半径が小さくなり、その球心位置がレンズもしくは加工工具の内部に存在する場合、カンザシの先端部をそこに合わせて構成することができなくなる。これに対して、この第４の観点では第１および第２の両支軸の軸線を前記の曲率半径の球心に概略一致させるように構成すれば、あたかもカンザシ先端の球がそこに存在するかのように回動自在に継承されるため、一致させたい球心がレンズや加工工具の内部に存在しても問題なく支点を形成することができる。

また、上述の本発明の第５の観点では、第４の観点に開示された表面加工装置に対して、回転駆動を行なう軸をワークホルダ側に設けた構成となっている。つまり第４の観点で開示された表面加工装置において、加工圧力を付加する加工工具側にあった回転駆動機構をワークホルダ側に移設した構造となっている。加工工具側はレンズの回転に連動して連れ周りができるように継承されており、駆動することはない。

また加工工具側は加工圧力が付加されるうえに傾斜自在に配置されているため、第４の観点に開示された回転駆動と揺動運動の機構のみレンズ側に配置しただけであることから、第４の観点に開示された構成と同様の効果を得ることができる。

上述の第１〜第５の観点における被加工物としては、たとえば、ワークホルダより外れやすくなるレンズに適用することができる。たとえば、両面とも凸面を有する両凸レンズもしくはメニスカスレンズに適用することができる。

すなわち、第１〜第５の観点の表面加工技術では、ワークホルダと接するレンズの球面が有する曲率半径中心の近傍で自在に傾斜可能に配置することが必要であるため、両面とも凸形状を有する両凸レンズ、凸面と凹面からなるメニスカスレンズにおいて有効な手段となる。

また、上述の第１〜第５の観点における被加工物としては、たとえば、ワークホルダより外れやすい凸メニスカスレンズに適用することができる。たとえば、この凸メニスカスレンズの凹面を加工する工程に適用することができる。

すなわち、本発明の表面加工技術では、ワークホルダと接するレンズ等の被加工物の曲面が有する曲率半径中心の近傍で自在に傾斜可能に配置することができるため、両面とも凸形状を有する両凸レンズ、凸面と凹面からなるメニスカスレンズにおいて有効な手段となる。その中でも加工工具とレンズの相対運動でワークホルダと接するレンズの球面が有する曲率半径中心の近傍で傾斜しながらレンズがワークホルダより外れやすくなるのは、特に凸メニスカスレンズで凹面を加工する際に大きくなり、そのときに本発明の効果が、より有効に発揮される。

本発明によれば、周辺部の厚さの薄い被加工物を、接着技術を用いることなく容易かつ安定に保持して表面加工を実施することが可能な表面加工技術を提供することができる。
また、コバ厚さが薄く、加工中の保持が難しいレンズを、接着技術を用いることなく容易かつ確実に保持して表面加工を行うことが可能な表面加工技術を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の表面加工方法の一実施の形態であるレンズ加工方法の原理について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である表面加工方法の原理を実現するレンズ加工装置の構成の一例を示す概念図である。この実施の形態では、表面加工方法の一例として凸メニスカスレンズの凹面の研磨加工を行う例を示す。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ１では、レンズ１とレンズ１の被加工面１ａ（この場合、凸メニスカスレンズの凹面）を概略反転させた形状を有する加工工具７とを互いに加圧当接させ、互いの回転運動と、どちらか一方の揺動運動による両者の相対運動で加工を行なうレンズ加工方法を実施する。

レンズ加工装置Ｍ１は、図示しない回転機構によって回転駆動されるレンズホルダ３に対向する位置に加工工具７が配置されている。
加工工具７の背面側は、工具台皿８によって支持され、さらにこの工具台皿８の背面は、球軸受等の支点１０によってカンザシ９の端部に傾動自在に支持されている。カンザシ９は、図示しない揺動機構によって、揺動中心１１を支点として揺動する。

レンズホルダ３は、レンズ１の被加工面１ａの反対側の保持球面１３の形状に対応した凹座面６ａを有する基材６と、凹座面６ａを取り囲むように基材６に装着され、基材６に保持されるレンズ１の外周部（コバ２）を保持するリング状のコバ押さえ５を備えている。凹座面６ａには、レンズ１の背面に接する緩衝材４が設けられている。

これにより、レンズ１は、レンズホルダ３の基材６の凹座面６ａに対して接着されることなく、嵌め込み式で保持される。
この場合、カンザシ９と加工工具７（工具台皿８）の接続位置である支点１０と、保持球面１３の曲率半径中心１３ａはほぼ一致するように、支点１０の位置が設定されている。

そして、レンズ加工装置Ｍ１では、被加工物であるレンズ１をはめ込み式のレンズホルダ３に装着し、レンズ１の被加工面１ａと反対にありレンズホルダ３の凹座面６ａと接する保持球面１３が有する曲率半径中心１３ａの近傍でカンザシ９に対して支点１０により回動傾斜自在に取り付けられた加工工具７にレンズ１を当接させ、前記回動傾斜自在に保持された加工工具７より加圧しながら回転および揺動運動を行いレンズ１を加工するレンズ加工方法を実行する。

以下、本実施の形態のレンズ加工方法の作用を説明する。
レンズ１は、その外径よりわずかに大きな内径を有するコバ押さえ５に嵌合してレンズホルダ３に装着されている。このときレンズ１は、その被加工面１ａと反対側の球面である保持球面１３で基材６の凹座面６ａに接して支えられるため、レンズ１の背面（保持球面１３）が基材６の凹座面６ａと擦れてキズなどの不良が発生しないように緩衝材４を介してレンズホルダ３の凹座面６ａに押し付けられて保持される。

ここでレンズ１の押圧による研削もしくは研磨加工を行うために、その被加工面１ａと反転した近似形状を有する加工工具７が図示省略した押圧機構より押し付けられ、レンズ１をレンズホルダ３と加工工具７の間で挟持するように作用する。

ここでレンズ１を加工するために、加工工具７が回転および揺動運動を行なうが、この揺動運動は被加工面１ａの球面を形成するために、その曲率半径の中心となる加工面球心１２を中心に円弧状に行われる。このとき加工工具７は、先端に球形状の支点１０を有するカンザシ９を介して、揺動運動に伴う微小な軸位置のズレや回転の振れなどを吸収するためにカンザシ９に対して傾斜自在に結合されている。加工工具７が回転および揺動運動することで、レンズ１はレンズホルダ３とともに連れ周りを行い、両者の相対運動からレンズ１が加工されることになる。このときレンズ１はレンズホルダ３にその外径にて嵌合して保持されているが、図１に示すような凸メニスカスレンズの場合はレンズ１の外径部分であるコバ２が薄く、コバ押さえ５で押えることが難しくなる。さらにレンズ１と加工工具７の相対運動に伴う加工の力によって、レンズホルダ３内でレンズ１が微小に動いたり、加工工具７がカンザシ９に対して微小に傾斜し動くことが発生するため、よりコバ押さえ５からコバ２が外れやすくなる。

すなわち、図１に示すような凸メニスカスレンズの凹面を加工する際には、よりコバ２が外れやすい状態となる。その理由は加工工具７の揺動運動に応じてレンズ１がその被加工面１ａに沿ってレンズホルダ３内より引きずり出されるような力が作用することに加え、凸メニスカス形状を有しているためレンズホルダ３に装着されている保持球面１３も加工工具７と球心を同じ方向（側）に有する凸面形状であることから、加工力によって引きずり出される方向に滑りやすい保持状態となっているためである。このようなレンズ１の形状に起因する要因とコバ２が薄いこととあわせて、容易にコバ押さえ５を乗り越えてレンズ１が外れてしまうことが多発してしまう。

これを防止するために図１に示す本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ１の構成では、カンザシ９の先端球の球心を支点１０として、この支点１０をレンズ１の保持球面１３の曲率半径中心１３ａと近い位置に設定した上で加工工具７を回転、傾斜自在に取り付けている。この配置をとると、加工工具７の揺動運動に伴ってレンズ１を引きずり出すような力が働いた際に、加工工具７はカンザシ９の先端にある支点１０を中心に傾斜しようとするが、この支点１０がレンズ１を支える保持球面１３の曲率半径中心１３ａと概略近いため、レンズ１を引きずり出す力の方向は保持球面１３に沿った方向で働くことになる。保持球面１３に沿った方向でレンズ１がレンズホルダ３から引きずり出されようとしても、コバ２に対向してコバ押さえ５があるため、ここにコバ２が引っかかり容易には引きずり出されなくなる。従って薄いコバ２を有する凸メニスカスレンズ等のレンズ１であっても、コバ押さえ５を乗り越えにくくなり、接着材等を用いない、本実施の形態の嵌め込み式のレンズホルダ３でも薄いコバ２のレンズ１を、確実に保持することができる。

また、カンザシ９が加工工具７（工具台皿８）を傾動自在に支持する支点１０が保持球面１３の曲率半径中心１３ａに概略近い構成とした理由は以下の通りである。
すなわち、レンズ１を加工するために加工工具７が被加工面１ａの加工面球心１２(曲率中心)である揺動中心１１の周りで円弧運動するため、保持球面１３の曲率半径中心１３ａと支点１０は一致していることができないため、概略近い位置となる。

このため、本実施の形態のレンズ加工方法の場合には、曲率半径中心１３ａと支点１０の概略近い位置関係として、レンズ１の中心（回転）軸と加工工具７の中心（回転）軸が一致する位置に配置した際、すなわち図１で示す相対角度１４が零度となる位置に加工工具７を配置したときに、カンザシ９の先端部にある支点１０とレンズ１の保持球面１３が有する曲率半径中心１３ａが概略一致する位置関係を採用する。

また本実施の形態のレンズ加工方法では上記構成に加えて、加工圧力を揺動軸であるカンザシ９の側から付加させている点も、コバ２がコバ押さえ５を乗り越えて外れることを防止している。通常、レンズ１を加工工具７にすり合わせて加工を行う際は、両者の相対運動（滑り）を得ながらレンズ１の被加工面１ａの曲率半径を形成するために、図１に示すようにレンズ１に対して相対角度１４の位置にカンザシ９を傾斜させた位置に加工工具７を配置して加工を行う。このときレンズ１の被加工面１ａの球面形状を維持するために、加工工具７より、はみ出し位置３５で示すようにはみ出した状態ですり合わせを行なう。

このため既存の研磨機などでレンズ１側にカンザシ９を配置し、レンズ１上方より圧力をかけて加圧する手法では、相対角度１４の増加に伴って加圧位置とはみ出し位置３５が近づくためにレンズ１がはみ出す位置に応力集中が発生するとともに、はみ出し位置を支点としてレンズ１を傾斜させる力が働き、コバ２がコバ押さえ５より外れやすくなってしまう。

これに対して本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ１では、カンザシ９を介して、加工工具７の側より加圧を行っているため、相対角度１４を設けてレンズ１が加工工具７よりはみ出しても、カンザシ９を介して伝達される加圧位置がレンズ１のはみ出し位置３５から遠ざかるために、はみ出し位置３５での応力集中を避けられるとともにレンズ１が傾斜するような力が作用しない。このため薄いコバ２であってもコバ押さえ５からはみ出すような位置に移動することがなく、本実施の形態のような嵌め込み式のレンズホルダ３でも安定した加工を行うことができる。

以上より本実施の形態のレンズ加工方法の構成では、薄いコバ２のレンズ１をコバ押さえ５より外れないように加工を行うために、加圧軸が、カンザシ９が傾動自在に継承した加工工具７側に備わるとともに、傾動自在に継承する点（支点１０）が被加工物であるレンズ１の被加工面１ａと反対側の球面が有する曲率半径中心１３ａと概略一致する構成をとることで、研磨加工で発生するレンズ１のたわみや揺動運動に伴うレンズ１の移動、微動によるコバ押さえ５からの脱落を防止することができる。
（実施の形態２）
図２は本発明の他の実施の形態であるレンズ加工装置に関する断面図を示す。本実施の形態２では、コバ２の薄い凸メニスカスレンズ等のレンズ１で、たとえば被加工面１ａとして凹面を研磨加工する例を示す。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２は、レンズホルダ３が軸受１６を介して回転自在に上軸１７に支持されている。加工工具７の背面を支持する工具台皿８は、カンザシ９を介して主軸２０に支持されている。主軸２０は、レンズ加工装置Ｍ２の図示しない筐体に固定された下軸ハウジング２７に、軸受２１を介して回転自在に支持されている。

上軸１７は、レンズ加工装置Ｍ２に設けられた図示しない変位機構によって上下動が可能になっている。また、下軸ハウジング２７は、レンズ加工装置Ｍ２に設けられた後述の運動機構によって、上下動および揺動中心１１を中心とする揺動変位が可能になっている。

すなわち、このレンズ加工装置Ｍ２において加工工具７を相対的に回転および揺動させる運動機構は、回転運動を発揮するモーター２４、軸受２１、プーリー２２、ベルト２３と、揺動機構であるダイレクトドライブモーター３８である。

ここで、モーター２４をベルト２３、プーリー２２を介して加工工具７を回転運動させているが、モーター２４の回転を加工工具７に伝達すれば良いため、このための構成は公知手段として広く多くの手法があり、プーリー２２やベルト２３を利用することが、本発明を実施する上で必須の構成でないことは明らかであり、本構造に限定されるものではない。

レンズホルダ３では、凸メニスカス形状を有するレンズ１を、緩衝材４を介して基材６に挿入して嵌め込み式に保持する構成となっている。このとき緩衝材４は、レンズ１の裏面となる保持球面１３にキズなどの不良を発生させず、かつレンズ１の変形を抑えつつ保持球面１３と大きな面積で接触保持できるように、ポリウレタンやシリコーンゴムなどの軟質素材でできている。レンズ１はコバ２に対向した位置に配置されるコバ押さえ５に嵌合するように挿入され、レンズ１の径方向の移動を規制された状態でレンズホルダ３に保持される。上述のように、レンズホルダ３の基材６は保持したレンズ１と反対側で、レンズ加工装置Ｍ２の図示しない筐体に固定された上軸１７に、軸受１６を介して装着されている。レンズ１は研磨加工を行うために、その被加工面１ａを反転させた球面面形状を有する加工工具７に当接される。

本実施の形態では、コバ２の薄い凸メニスカス形状のレンズ１の凹球面を研磨する事例であるため、加工工具７は既存のポリウレタンシートなどを利用した研磨工具ではなく、たとえば、樹脂で研磨材を固めた固定砥粒工具などを想定している。そのため加工工具７は、金属製の工具台皿８に接着固定されている。

工具台皿８はその反対側で先端部が球形状を有するカンザシ９およびピストン１９を介して加圧され、加工工具７をレンズ１に押し付けている。ピストン１９は、レンズ加工装置Ｍ２の図示しない筐体に取り付けられた下軸ハウジング２７に軸受２１を介して回転可能に装着された主軸２０の内部に設けられたシリンダー２０ａの中に軸方向に移動可能に挿入され、空気圧によって加工工具７（工具台皿８）を背後から加圧する構成となっている。

回転する主軸２０の内部のシリンダー２０ａに与圧空気を供給すべく、シリンダー２０ａは、回転体に気密に接続される回転継ぎ手２５を介し空気圧配管２６に接続され、与圧空気が供給される構成となっている。

すなわち、このレンズ加工装置Ｍ２において、加工工具７を押圧する加圧機構は、カンザシ９を介して押圧するピストン１９と、ピストン１９に空気圧力を与える回転継ぎ手２５および空気圧配管２６と、空気圧配管２６に接続され、圧縮空気を送るコンプレッサー３７により構成される。

主軸２０は、カンザシ９と反対側でプーリー２２およびベルト２３を介して主軸２０を駆動回転させるモーター２４につながれている。また主軸２０の先端、すなわちカンザシ９が配置される側では、工具台皿８にモーター２４を動力とした主軸２０の駆動回転を伝達させるために連結ピン１８が取り付けられている。この連結ピン１８は工具台皿８に設けた空洞部である切欠部８ａに、工具台皿８のカンザシ９の軸方向における変位を拘束することなく、隙間を有する状態で挿入されている。

以下、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２の作用の一例を説明する。
レンズ１を研磨加工するために、レンズ１と加工工具７の両者に相対的な運動を与える必要がある。図示しないコンプレッサーなどの空気圧力発生装置から、空気圧配管２６および回転継ぎ手２５を介して空気圧力がシリンダー２０ａ内のピストン１９に付加される。ピストン１９は付加された空気圧により押し上げられる。

この状態で図示しない変位機構によって上軸１７を適宜上下動させることによって、上軸１７に支持されたレンズホルダ３に装着されたレンズ１の被加工面１ａを加工工具７に押し当てる。このときレンズ１の研磨すべき被加工面１ａの曲率半径の中心、すなわち加工面球心１２と、加工工具７が有する球面、もしくは下軸ハウジング２７に支持された主軸２０（加工工具７）が揺動運動するための揺動中心１１が、ほぼ一致するような位置に上軸１７を上下動させ停止させる。

このとき両者（レンズ１の被加工面１ａと加工工具７）の球心がほぼ一致するのとあわせて、空気による圧力がレンズ１に付加されるような位置にピストン１９を停止させる必要がある。このためレンズ１の上下動でピストン１９が押し込まれ、かつ両者（レンズ１の被加工面１ａと加工工具７）の球心がほぼ一致するような位置に配置する必要があり、それによりレンズ１は加工工具７を介して加圧され、同時にレンズ１で研磨加工を施す球面（被加工面１ａ）の加工面球心１２と加工工具７の揺動中心１１が一致した状態となる。

次にこの加圧した状態でレンズ１と加工工具７の相対運動を発生させるために、レンズ加工装置Ｍ２の図示しない制御装置からの指令に基づきモーター２４を回転させ、その回転動力がベルト２３、プーリー２２を介して主軸２０に伝達され、主軸２０に取り付けられた連結ピン１８が一緒に回転を始める。連結ピン１８は工具台皿８の切欠部８ａの部分に挿入されているので、連結ピン１８がその隙間分回転すると工具台皿８と接触し、工具台皿８および加工工具７にその回転が伝達される。

加工工具７の回転に伴って、加圧接触しているレンズ１が、当該レンズ１を保持したレンズホルダ３とともに上軸１７に対して軸受１６を介して連れ周り回転を行なう。また該連れ回り回転とともに、図示しない制御装置からの指令によって加工工具７を搭載する下軸ハウジング２７が揺動中心１１を中心に円弧揺動運動を行ない、レンズ１と加工工具７の相対角度１４を連続的に変化させる。これによりレンズ１と加工工具７には両者の回転と揺動運動に伴う相対運動が発生し、レンズ１が加工工具７によって研磨される。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２は、上述のような動作によってレンズ１と加工工具７を相対的に回転および揺動変位させることで、多様な形状のレンズ１を研磨することができることはもちろんであるが、図２に示すような外周部のコバ２が薄い凸メニスカスレンズ等のレンズ１の凹面（被加工面１ａ）の研磨加工に好適である。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２では、加圧を加工工具７よりレンズ１に対して付加するとともに、付加する加工工具７がカンザシ９を介して傾斜自在に配置している。さらにこのカンザシ９による傾動自在な支持によって加工工具７が傾斜変位するときの支点１０が、研磨されるレンズ１の保持球面１３の球心（曲率半径中心１３ａ）と概略一致する構成となっている。ここで保持球面１３とは、レンズ１が研磨される球面とは反対にあり、レンズホルダ３の緩衝材４と接する面である。

また、上述の支点１０と保持球面１３の曲率半径中心１３ａとを概略一致させる構成とした理由は以下の通りである。すなわち、加工工具７の揺動運動に伴ってその支点１０の位置が変化するためであり、図２に示すような相対角度１４の位置では、その傾斜量に応じて支点１０の位置が（相対角度１４）＝０度のときより下方に下がってしまう。そのためある程度のズレとなる概略一致範囲１５を含んで揺動することとなる。

支点１０と曲率半径中心１３ａの位置関係の最適な設定方法としては、加工工具７を揺動運動させる際に、その揺動する角度範囲の中心となる相対角度１４の位置で保持球面１３の曲率半径中心１３ａと支点１０が一致するように設定すれば、加工で揺動する際に最も概略一致範囲１５を小さく抑えることができる。また、簡便な設定方法としてはレンズ１の回転軸と加工工具７の回転軸が一致する、相対角度１４が０度の状態で支点１０と保持球面１３の曲率半径中心１３ａが概略一致するようにあわせる手法でも、概ね球心位置が合致して加工を行うことはできる。これは凸メニスカスレンズ等のレンズ１の凹面（被加工面１ａ）の側では、曲率半径が大きなサイズとなるため支点１０と曲率半径中心１３ａとの一致精度を高く必要としないためでもある。

上述のように加工工具７をレンズ１に加圧する主軸２０に傾斜可動機能も持たせて揺動運動を行なう構成をとれば、レンズ１と加工工具７の揺動運動によってレンズ１に対するカンザシ９の位置が変化すること、つまりレンズ１に対してカンザシ９の延長線上に存在する加圧力が作用する加圧点３６が、加工工具７の揺動運動に応じてレンズ１の加工面上でその場所を変化させることになる。特に相対角度１４が大きくなった際にはカンザシ９を介してレンズ１を加圧する位置が、図２で示すレンズ１の右側に移動することになる。図２で示すレンズ１の右側とは、相対角度１４の増加する方向であり、その位置はレンズ１と加工工具７が常に接触している位置になるため、レンズ１と加工工具７が接触しなくなるはみ出し位置３５から遠ざかる位置となってくる。

ここでレンズ１の加工工具７からのはみ出し位置３５であるが、レンズ１の研磨加工で被加工面１ａの球面精度を安定して得るためには、加工工具７の磨耗や変化に応じて相対角度１４を変化させ、はみ出し位置３５を変化させることが必要であることが経験的にわかっている。しかしながら図２で示すようなコバ２が薄いレンズ１で相対角度１４を大きくすると、はみ出し位置３５の移動に伴ってレンズ１の厚さが薄いコバ部分が加工工具７よりはみ出してくることになる。コバの部分は薄い構造となっているため、その部分でのレンズ１の変形やたわみが発生しやすくなる。

特に前述の特許文献１や特許文献２で示したような従来例では本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２とは異なって、被加工物であるレンズの側に傾斜自在とするカンザシを配置しているため、カンザシのレンズ中心に対する相対角度の変化があっても、加圧が作用する位置は常にカンザシの軸の延長となるレンズの中心となってしまう。つまり相対角度を変化させても、レンズに作用する加圧の作用点は、常にレンズの中心軸上に固定されることとなる。このため揺動運動で相対角度が大きくなってレンズが加工工具よりはみ出す位置がレンズの中心に近づくと、それは加圧が作用する点がはみ出し位置に近づくことになり、はみ出し位置に大きな応力が作用することとなる。このためはみ出した部分でのレンズのたわみが生じやすくなり、特に、本実施の形態で例示したコバ２が薄いレンズ１ではコバ押さえを乗り越えてレンズホルダより外れやすくなってしまう。

これに対して本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２では、加圧が作用する位置が、相対角度１４の増加に伴って図２で示す右側に移動する。すなわち加圧点３６が相対角度１４の増加に伴ってはみ出し位置３５から遠ざかる。このため加圧によるはみ出し位置３５での応力緩和が行なわれ、従来例のようにレンズ１の薄くなるコバ２での変形やたわみが小さくなり、コバ押さえ５を乗り越えてレンズ１がレンズホルダ３より外れることがなくなる。

また逆に相対角度１４が小さくなってきたときでも、加圧点３６は図２で示す左側、つまりはみ出し位置３５に近づいてくるが、相対角度１４が小さくなれば、はみ出し位置３５も図中左に移動し、はみ出し量が小さくなってくるため、はみ出し位置３５におけるレンズ１の変形やたわみは小さくなりレンズ１が外れるようなことはない。

また、さらに本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２では、前述したように加工工具７が傾斜するカンザシ９の先端部に存在する支点１０の位置に関してもレンズ１の形状を考慮して配置しているため、よりコバ２の薄いレンズ１であってもレンズホルダ３よりレンズ１が外れることなく研磨を行なうことができる。これは、支点１０がレンズ１の保持球面１３の球心（曲率半径中心１３ａ）と概略一致する概略一致範囲１５に構成しているため、研磨加工で発生する加工力でレンズ１が引き摺られてもレンズ１がレンズホルダ３より外れにくい位置関係にあるためである。

すなわち、研磨加工によって加工工具７とレンズ１との間で生じる加工力によってレンズ１は加工面に沿って引き摺られるような力が作用する。この力は図２では加工工具７とレンズ１が接する加工球面に沿って働くが、凸メニスカスレンズの凹面を被加工面１ａとして研磨する本実施の形態では、この球面に沿った方向とレンズ１を保持している保持球面１３に沿った方向が同じ方向であるため、緩衝材４とレンズ１の摩擦力が小さいとレンズ１は加工工具７に容易に引きずり出されてしまう。このためコバ２をコバ押さえ５によって規制することでレンズホルダ３から外れることを防いでいるが、実際には研磨加工中には装置の軸位置ズレや加工力の変動、加工工具の回転振れなどで微小に振動を生じており、それを支点１０の自由度で補っているが、コバ２が図２で示すように薄い場合は容易にコバ押さえ５を乗り越えてレンズ１が外れてしまう。

ここで本実施の形態では、その加工に伴って生じる微小な振動を吸収する支点１０を、レンズ１の保持球面１３の球心（曲率半径中心１３ａ）と一致する概略一致範囲１５に設定しているため、加工中の微小な振動で支点１０を中心に加工工具７およびレンズ１が引きずり出されるような状況になっても、レンズ１が保持球面１３に概略沿ったような方向に移動するため、コバ２が薄いレンズ１であってもコバ押さえ５に引っかかりやすく、レンズホルダ３より外れることを防止できるのである。

このように、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ２によれば、研磨加工時の加圧によるレンズ１の変形を防止しながら、同時に加工力で生じるレンズホルダ３からのレンズ１の脱落を防止することができる。

換言すれば、周辺部の厚さの薄いレンズ１等の被加工物を、接着技術を用いることなく容易かつ安定にレンズホルダ３に保持して研磨等の表面加工を実施することが可能となる。
（実施の形態３）
図３に本発明のさらに他の実施の形態であるレンズ加工装置Ｍ３の略断面図を示す。本実施の形態でもコバ２の薄い凸メニスカスレンズ等のレンズ１で、被加工面１ａとして凹面を研磨加工する例を示し、前述の実施の形態２と同じ構成要素に関しては同じ符号を付して重複した説明を省略する。

前述の実施の形態２と比較して、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ３では研磨加工を行うための相対運動で駆動回転を行なうための機構を、レンズ１を保持する上軸１７側に配置した構成となっている。このためレンズ１を保持するレンズホルダ３の基材６は、プーリー２２およびベルト２３を介して基材６を駆動回転させるモーター２４につながれている。したがって、主軸２０の側には、加工工具７を揺動運動させるためのダイレクトドライブモーター３８による揺動機構のみが配置されている。

すなわち、このレンズ加工装置Ｍ３において、加工工具７を揺動させる揺動機構は、加工工具７の揺動中心１１と同一軸上に配置されたダイレクトドライブモーター３８で構成され、ダイレクトドライブモーター３８による旋回運動にて加工工具７を揺動運動させる。

加工工具７を被加工物に対して揺動運動させることは、被加工物と加工工具を摺り合わせて加工を行う加工方法においては、一般的な動作手法であり、本実施の形態で例示したダイレクトドライブモーター３８による揺動運動機構に限定されるものではなく、既存の研磨装置などが有する公知な揺動運動機構を利用できることは言うまでもない。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ３では駆動回転するための機構をレンズ１を保持する上軸１７側に配置したため、下軸側となる主軸２０に回転機構や回転伝達を行なう機構が不要となっている。ただし加工を行う際には加工工具７の回転運動が必要であるが、これに対しては加工工具７を加圧するためのカンザシ９の先端部（支点１０）が球形状を有しているため、加工工具７の連れ周り回転はカンザシ９の先端部の支点１０で行なわれる。レンズ１と加工工具７の相対運動を行わせるための駆動回転力は、レンズ１側のモーター２４によりレンズホルダ３を介してレンズ１に伝達され、これに連れ周って加工工具７が回転する。その他の加圧機構は前述の実施の形態２と同様にカンザシ９側に配置され、支点１０の配置など含め他の構成は実施の形態２と同じである。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ３によれば、たとえば、レンズホルダ３に対して嵌め込み式でレンズ１を保持させる場合において、既存の研磨機と同様に回転機構を片側のみに配置したまま研磨加工時の加圧によるレンズ１の変形を防止し、同時に加工力で生じるレンズホルダ３からのレンズ１の脱落を防止することができる。
（実施の形態４）
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに本発明のさらに他の実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４の略断面図を示す。図４Ａは加工工具７を相対角度１４で０度に配置したときの正面図である。図４Ｂは同様の側面図、図４Ｃは相対角度１４を傾斜させ、実際に研磨加工を実施している位置での正面図である。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４でも、コバ２の薄い凸メニスカスレンズ等のレンズ１で、被加工面１ａとして凹面を研磨加工する例を示し、前述までの実施の形態１〜実施の形態３と同じ構成要素に関しては同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４は、前述の各実施の形態のようにカンザシ９で加工工具７を支持する構成の代わりに、互いに交差する２つの部材を利用したリンク式の支持構造を利用して加工工具７を支持する点が異なっている。

すなわち、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４では、加工工具７を貼り付け保持する工具台皿８の下面に突設された回転軸８ｂが、軸受２１を介して、その断面が『コ』の字形状をした第１リンク部材３１に回転可能に装着されている。第１リンク部材３１の開口する両端部では第２支軸３４を介して、その第２支軸３４の周りに回動自在に断面が『コ』の字形状をした第２リンク部材３３が継承されている。第２リンク部材３３の中央部分では、第１支軸３２を介して第１支軸３２の周りに回動自在に支持部材３０が継承されている。

支持部材３０は第１支軸３２での結合部分からオーバーハングするような形状で工具台皿８の回転軸８ｂの下方まで延びている。支持部材３０上でかつ工具台皿８の回転軸上に一致する部分には、モーター２４が取り付けられ、連結部材２９と連結ピン１８を介して工具台皿８と継承されている。

また支持部材３０においてモーター２４と反対側にはピストン１９を介して、レンズ加工装置Ｍ４の図示しない筐体に固定されたシリンダー２８がつながっており、シリンダー２８には空気圧配管２６、回転継ぎ手２５を介して圧縮空気を供給するコンプレッサー３７が接続されている。

すなわち、このレンズ加工装置Ｍ４において、加工工具７を押圧する加圧機構は、支持部材３０を介して押圧するピストン１９とシリンダー２８、および回転継ぎ手２５、空気圧配管２６と圧縮空気を送るコンプレッサー３７により構成される。

このレンズ加工装置Ｍ４において、加工工具７を相対的に回転および揺動させる運動機構は、回転運動を発揮するモーター２４、軸受２１、プーリー２２、ベルト２３と、揺動機構であるダイレクトドライブモーター３８である。

ここで、モーター２４をベルト２３、プーリー２２を介して加工工具７を回転運動させているが、モーター２４の回転を加工工具７に伝達すれば良いため、このための構成は公知手段として広く多くの手法があり、プーリー２２やベルト２３を利用することが、本発明を実施する上で必須の構成でないことは明らかであり、本構造に限定されるものではない。

以下、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４の作用について説明する。
上述のように、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４では前述の各実施の形態で使用していたカンザシ９の先端に設けた支点１０にある球状の継承に代わって、２つの第１リンク部材３１、第２リンク部材３３を組み合わせることで同じ効果を得られるように構成している。

具体的には第１支軸３２の回転軸と、これと９０度の位置にある第２支軸３４の回転軸と、第１支軸３２と第２支軸３４を有する平面に対して垂直方向にある工具台皿８の回転軸８ｂが、保持球面１３の球心（曲率半径中心１３ａ）で一致するように配置される。３つの回転軸が１つの点で交差するため、その交差する点を支点１０とすることで、あたかも支点１０が前述までのカンザシ９による球体での継承構造と同じように、加工工具７は自由な傾動動作を行なうことができる。第１支軸３２、第２支軸３４および工具台皿８のそれぞれの回転軸を１点で交差させれば、そこを支点１０として利用できるため、レンズ１の保持球面１３の曲率半径が小さく、球心位置（曲率半径中心１３ａ）が加工工具７の内部、あるいはレンズ１の内部に存在するような場合であっても、３軸の交点をその球心に一致するように構成すれば、加工工具７の自在な傾動保持を実現することができるため、いかなる保持球面１３のサイズであっても対応することが可能となる。

また工具台皿８への駆動回転の動力伝達は、工具台皿８の回転軸８ｂの下端部に圧入された連結ピン１８と連結部材２９の伝達で行なうことができる。連結部材２９には連結ピン１８を充分な隙間を有して挿入できる切欠部２９ａが設けてあり、モーター２４の回転に伴う連結部材２９の回転で連結ピン１８が引っかかりながら回転するとともに、連結ピン１８の径よりも充分に大きな隙間が形成されているため、加工工具７が支点１０において第１支軸３２および第２支軸３４の回りに回動して傾斜するような動作に対しても、当該傾斜を規制することなく回転動力伝達が可能となっている。

また加工工具７の研磨加工に必要な加圧力は、加工工具７や工具台皿８、これらを支える第１リンク部材３１や第２リンク部材３３を全て第１支軸３２を介して支えている支持部材３０を、レンズ加工装置Ｍ４の図示しない筐体に取り付けられたシリンダー２８を介して押圧することで発生させることができる。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ４によれば、たとえば、レンズ１の保持球面１３の曲率半径が小さく、レンズ１の凹形の被加工面１ａの外部に支点を形成することが困難な場合でも、研磨加工時の加圧によるレンズ１の変形を防止し、同時に加工力で生じるレンズホルダ３からのレンズ１の脱落を防止することができる。
（実施の形態５）
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに本発明のさらに他の実施の形態であるレンズ加工装置Ｍ５の略断面図を示す。図５Ａには加工工具７を相対角度１４で０度に配置したときの正面図、図５Ｂは同様の側面図、図５Ｃには相対角度１４を傾斜させ、実際に研磨加工を実施している位置での正面図を示す。

本実施の形態でも、コバ２の薄い凸メニスカスレンズ等のレンズ１で、被加工面１ａとして凹面を研磨加工する例を示し、前述までの各実施の形態と同じ構成要素に関しては同じ符号を付して説明を省略する。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ５は、前述の実施の形態４で、研磨加工を行うための駆動回転機構を、レンズ１を保持する上軸１７の側に配置した構成となっている。したがって、支持部材３０の側には、当該支持部材３０を揺動させるための揺動機構のみが設けられている。

すなわち、このレンズ加工装置Ｍ５において、加工工具７を揺動させる揺動機構は、加工工具７の揺動中心１１と同一軸上に配置されたダイレクトドライブモーター３８で構成され、ダイレクトドライブモーター３８による旋回運動にて加工工具７を揺動運動させる。

加工工具７を被加工物に対して揺動運動させることは、被加工物と加工工具を摺り合わせて加工を行う加工方法においては、一般的な動作手法であり、本実施の形態で例示したダイレクトドライブモーター３８による揺動運動機構に限定されるものではなく、既存の研磨装置などが有する公知な揺動運動機構を利用できることは言うまでもない。

すなわち、前述の実施の形態４のレンズ加工装置Ｍ４と比較して、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ５では研磨加工を行うための相対運動で駆動回転を行なうための機構を、レンズ１を保持する上軸１７側に配置した構成となっている。このためレンズ１を保持するレンズホルダ３の基材６は、プーリー２２およびベルト２３を介して基材６を駆動回転させるモーター２４につながれている。これに伴い、工具台皿８は軸受２１を介して第１リンク部材３１に回転自在に取り付けられているのみである。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ５では上述の実施の形態１〜３で使用していたカンザシ９の先端に設けた支点１０にある球状の継承に代わって、２つのリンク部材を組み合わせることで同じ効果を得られるように構成している。具体的には第１支軸３２の回転軸と、これと９０度の位置にある第２支軸３４の回転軸と、第１支軸３２と第２支軸３４を有する平面に対して垂直方向にある工具台皿８の回転軸８ｂが、保持球面１３の球心（曲率半径中心１３ａ）で一致するように配置される。

第１支軸３２、第２支軸３４、工具台皿８の回転軸８ｂの３つの回転軸が１つの点で交差するため、その交差する点を支点１０とすることで、あたかも支点１０が上述のカンザシ９による球体での継承と同じように、加工工具７の傾動動作を行なうことができる。

第１支軸３２、第２支軸３４および工具台皿８のそれぞれの回転軸を１点で交差させれば、そこを支点１０として利用できるため、レンズ１の保持球面１３の曲率半径が小さく、球心位置（曲率半径中心１３ａ）が加工工具７の内部、あるいはレンズ１の内部に存在するような場合であっても、３軸の交点を曲率半径中心１３ａに一致するように構成すれば加工工具７の自由な傾動動作を実現することができるため、いかなる保持球面１３のサイズであっても研磨加工を行うことが可能となる。

この場合、レンズ１を保持するレンズホルダ３の側が、モーター２４によって回転することにより、レンズ１は、加工工具７に対して相対的に回転する。
このように、本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ５では、回転機構を加工工具７の側からレンズホルダ３の側に移したことにより、回転力の伝達のために支持部材３０と工具台皿８の回転軸８ｂとを接続する機構がなくなり、上述のレンズ加工装置Ｍ４の場合と比較して、工具台皿８に保持された加工工具７の、第１リンク部材３１および第２リンク部材３３を組合せたリンク機構による傾動動作の範囲や自由度を大きくできる、という利点がある。

また加工に必要な加工工具７の加圧力は、加工工具７や工具台皿８、これらを支える第１リンク部材３１や第２リンク部材３３を全て第１支軸３２を介して支えている支持部材３０を、レンズ加工装置Ｍ５の筐体に支持されたシリンダー２８を介して押圧することで実現できる。

本実施の形態のレンズ加工装置Ｍ５によれば、レンズ１の保持球面１３の曲率半径が小さく支点を形成することが困難な場合でも、研磨加工時の加圧によるレンズ１の変形を防止し、同時に加工力で生じるレンズホルダ３からのレンズ１の脱落を防止することができる。

以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、たとえば、レンズ１のコバ２が薄く、加工中の保持が難しいレンズ１であっても、レンズホルダ３に接着することなく、嵌め込み式に容易かつ確実に保持して研磨加工することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、被加工物としてはレンズ等に限らず、周辺部の厚さの薄い被加工物の研削や研磨等の表面加工に適用することもできる。

本発明の第１の実施の形態である表面加工方法の原理を実現するレンズ加工装置の構成の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態であるレンズ加工装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態であるレンズ加工装置の略断面図である。 本発明の第４の実施の形態のレンズ加工装置の略断面図である。 本発明の第４の実施の形態のレンズ加工装置の側面図である。 本発明の第４の実施の形態のレンズ加工装置の動作中の正面図である。 本発明の第５の実施の形態であるレンズ加工装置の略断面図である。 本発明の第５の実施の形態であるレンズ加工装置の側面図である。 本発明の第５の実施の形態であるレンズ加工装置の動作中の正面図である。

符号の説明

１ レンズ
１ａ 被加工面
２ コバ
３ レンズホルダ（ワークホルダ）
４ 緩衝材
５ コバ押さえ
６ 基材
６ａ 凹座面
７ 加工工具
８ 工具台皿
８ａ 切欠部
８ｂ 回転軸
９ カンザシ
１０ 支点
１１ 揺動中心
１２ 加工面球心
１３ 保持球面
１３ａ 曲率半径中心
１４ 相対角度
１５ 概略一致範囲
１６ 軸受
１７ 上軸
１８ 連結ピン
１９ ピストン
２０ 主軸
２０ａ シリンダー
２１ 軸受
２２ プーリー
２３ ベルト
２４ モーター
２５ 回転継ぎ手
２６ 空気圧配管
２７ 下軸ハウジング
２８ シリンダー
２９ 連結部材
２９ａ 切欠部
３０ 支持部材
３１ 第１リンク部材
３２ 第１支軸
３３ 第２リンク部材
３４ 第２支軸
３５ はみ出し位置
３６ 加圧点
３７ コンプレッサー
３８ ダイレクトドライブモーター
Ｍ１〜Ｍ５ レンズ加工装置（表面加工装置）

Claims (9)

1. 被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工方法であって、
   回転自在に継承されたワークホルダに前記被加工物をはめ込み式で装着するステップと、
   前記被加工物の前記被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に取り付けられた前記加工工具に前記被加工物を当接させるステップと、
   前記回動傾斜自在に保持された前記加工工具を前記被加工物に押圧しつつ、前記加工工具および前記ワークホルダの相対的な回転および揺動運動を行いながら前記被加工物を加工するステップと、
   を含むことを特徴とする表面加工方法。
2. 請求項１記載の表面加工方法において、前記被加工物は、外周部に薄いコバ部を有し、両面とも凸面を有する両凸レンズもしくはメニスカスレンズであることを特徴とする表面加工方法。
3. 請求項１記載の表面加工方法において、前記被加工物が凸メニスカスレンズであり、前記凸メニスカスレンズの凹面の加工を行うことを特徴とする表面加工方法。
4. 被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
   前記被加工物をはめ込み式で回転自在に保持するワークホルダと、
   被加工物の被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に保持された加工工具と、
   前記加工工具を回動傾斜自在に結合したカンザシ軸と、
   前記カンザシ軸を介して前記加工工具を前記被加工物に押圧する加圧機構と、
   前記被加工物に対して前記加工工具を相対的に回転および揺動させる運動機構と、
   を具備したことを特徴とする表面加工装置。
5. 被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
   前記被加工物をはめ込み式に保持して回転駆動するワークホルダと、
   前記被加工物の被加工面と反対側に位置し前記ワークホルダと接する曲面が有する曲率半径中心の近傍で回動傾斜自在に保持された加工工具と、
   前記加工工具を傾斜自在に継承したカンザシ軸と、
   前記カンザシ軸を介して前記加工工具を加圧する加圧機構と、
   前記加工工具を揺動させる揺動機構と、
   を具備したことを特徴とする表面加工装置。
6. 被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
   前記被加工物をはめ込み式に回転自在に保持するワークホルダと、
   前記表面加工装置の筐体に固定される支持部材と、
   前記支持部材に第１の支軸を介して前記第１の支軸の軸回り方向に回動自在に継承された第１の支持リンク部材と、
   前記第１の支軸の軸線と直交する第２の支軸を介して前記第１の支持リンク部材に継承された第２の支持リンク部材と、
   前記加工工具を前記第２の支持リンク部材に対して回転駆動可能に支持し、前記第１の支軸の前記軸線と前記第２の支軸の交点が前記ワークホルダと接する前記被加工物の曲面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置された工具台と、
   前記被加工物に対して前記加工工具を押圧する加圧機構と、
   前記加工工具の回転および揺動を行なう運動機構と、
   を具備したことを特徴とする表面加工装置。
7. 被加工物と前記被加工物の被加工面と概略反転させた形状を有する加工工具とを互いに摺接させつつ、前記被加工物および前記加工工具に相対的な回転運動および揺動運動を行わせることで加工を行なう表面加工装置であって、
   前記被加工物をはめ込み式に保持して回転するワークホルダと、
   前記表面加工装置の筐体に固定される支持部材と、
   前記支持部材に第１の支軸を介して前記第１の支軸の軸回り方向に回動自在に継承された第１の支持リンク部材と、
   前記第１の支軸の軸線と直交する第２の支軸を介して前記第１の支持リンク部材に継承された第２の支持リンク部材と、
   前記加工工具を前記第２の支持リンク部材に対して回転自在に支持し、前記第１の支軸の軸線と第２の支軸の交点が前記ワークホルダと接する前記被加工物の曲面が有する曲率半径中心の近傍で交差するように配置された工具台と、
   前記被加工物に対して前記加工工具を押圧する加圧機構と、
   前記加工工具を揺動させる揺動機構と、
   を具備したことを特徴とする表面加工装置。
8. 請求項４から請求項７記載の表面加工装置において、前記被加工物は、両面とも凸面を有する両凸レンズもしくはメニスカスレンズであることを特徴とする表面加工装置。
9. 請求項４から請求項７記載の表面加工装置において、前記被加工物が凸メニスカスレンズであり、前記凸メニスカスレンズの凹面の加工が行われることを特徴とする表面加工装置。