JP2010184340A - Processing method for lens and grinding device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レンズの加工方法及び研削装置に関し、レンズ球面の粗研削工程、精研削工程及び研磨工程並びに芯出し工程を備えたレンズ加工に適用される上記方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a lens processing method and a grinding apparatus, and relates to the above-described method and apparatus applied to lens processing including a rough grinding process, a fine grinding process and a polishing process, and a centering process of a lens spherical surface.
レンズの加工には、レンズの両球面(以下、「第1面」と「第2面」と言う。)それぞれの粗研削、精研削及び研磨(ポリシング)と、芯出し(芯取)のための外周加工とが必要であり、これらの加工工程を行うのに複数の機械が用いられている。従来は、粗研削機のカップ砥石で第1面と第2面の粗研削を行い、精研削機のペレット皿で第1面と第2面の精研削を行い、研磨機の研磨皿で第1面と第2面の研磨を行い、芯取機で外周加工を行った後、外周加工の際に使用した油性の研削液を洗い流すための洗浄を行う、という工程で加工されていた。 The lens is processed for rough grinding, fine grinding and polishing (polishing) and centering (centering) of both spherical surfaces (hereinafter referred to as “first surface” and “second surface”) of the lens. And a plurality of machines are used to perform these processing steps. Conventionally, the first and second surfaces are roughly ground with a cup grinder of a rough grinder, the first and second surfaces are finely ground with a pellet pan of a fine grinder, and the first with a polishing pan of a grinder. The first surface and the second surface are polished, the outer periphery is processed by a centering machine, and then the cleaning is performed to wash away the oil-based grinding liquid used in the outer periphery processing.
粗研削は、一般にCG加工(球面創成加工)と呼ばれる研削方法で行われている。すなわち、鉛直方向のワーク軸の上端に設けたレンズホルダにレンズ素材を装着し、下端にレンズ素材の表面と円接触(正確にはレンズ周縁からはみ出す円で接触)する下向きカップ状の砥石を装着した砥石軸を研削しようとするレンズ表面の曲率に合わせて傾斜させ、カップ砥石とレンズ表面との接触円が丁度レンズの軸中心を通る位置に砥石軸を位置決めする。そしてワーク軸と砥石軸を回転し、サーボモータでワーク軸に上方向へ切削送りをかけて、レンズ表面に対するカップ砥石の公転と自転との合成運動により、レンズ球面を創成加工するというものである。粗研削用のカップ砥石としては、番手が100〜350番程度の粒度の砥石が用いられている。 Rough grinding is generally performed by a grinding method called CG processing (spherical surface generation processing). That is, the lens material is mounted on the lens holder provided at the upper end of the vertical workpiece axis, and the downward cup-shaped grindstone that is in circular contact with the surface of the lens material (exactly in contact with the circle protruding from the lens periphery) is mounted at the lower end. The grindstone shaft is tilted according to the curvature of the lens surface to be ground, and the grindstone shaft is positioned at a position where the contact circle between the cup grindstone and the lens surface passes through the center of the lens axis. Then, the workpiece shaft and the grinding wheel shaft are rotated, the workpiece is fed upward by a servo motor, and the spherical surface of the lens is created by the combined motion of the revolution and rotation of the cup grinding stone with respect to the lens surface. . As a cup grindstone for rough grinding, a grindstone having a particle size of about 100 to 350 is used.
一方、精研削は、ペレット皿の球面をレンズに転写する加工で、揺動台に軸支した砥石軸の下端に加工するレンズ球面の曲率に応じたペレット皿を装着し、ワーク軸の上端のレンズホルダに粗研削済のレンズ素材を装着する。そして、揺動台の揺動中心とレンズ球面の曲率中心とを一致させた状態で、エアシリンダなどでレンズ表面ををペレット皿に一定圧で押付けて、ワーク軸1の回転と砥石軸25a、25bの回転及び往復揺動との合成運動により、レンズの表面を研削するというものである。
Precision grinding, on the other hand, is a process of transferring the spherical surface of the pellet dish to the lens. A pellet dish corresponding to the curvature of the lens spherical surface to be processed is attached to the lower end of the grindstone shaft that is pivotally supported on the rocking table, and the upper end of the workpiece axis is mounted. Mount the lens material that has been ground to the lens holder. Then, in a state where the rocking center of the rocking table and the center of curvature of the lens spherical surface coincide with each other, the lens surface is pressed against the pellet pan with a constant pressure with an air cylinder or the like, and the rotation of the
従来、レンズ素材の粗研削と精研削は、個別の機械で行われていたが、本願出願人は、同一機台上に粗研削用の砥石軸と精研削用の砥石軸とを設けて、ワークを持替えることなく粗研削と精研削とを連続して行うことができるレンズの球面研削方法及び装置(以下、「2軸研削機」と言う。)を提案している(特許文献1)。当該提案した装置を用いるレンズ加工は、2軸研削機のカップ砥石とペレット皿で第1面の粗研削と精研削を続けて行い、次にレンズ素材を機台上で反転して、第2面の粗研削と精研削を行い、次にレンズ素材を研磨機に搬送して研磨皿で第1面と第2面の研磨を行い、次にレンズ素材を芯取機に搬送して外周加工を行った後、加工済レンズを洗浄機に搬送して洗浄を行う、という工程で加工される。 Conventionally, rough grinding and fine grinding of lens materials have been performed by separate machines, but the applicant of the present application provides a grinding wheel shaft for rough grinding and a grinding stone shaft for fine grinding on the same machine stand, A lens spherical grinding method and apparatus (hereinafter referred to as “biaxial grinding machine”) capable of continuously performing rough grinding and fine grinding without changing the workpiece is proposed (Patent Document 1). . Lens processing using the proposed apparatus is performed by continuing rough grinding and fine grinding of the first surface with a cup grindstone and pellet pan of a biaxial grinding machine, then reversing the lens material on the machine base, Perform rough grinding and fine grinding of the surface, then transfer the lens material to the polishing machine, polish the first and second surfaces with the polishing dish, then transfer the lens material to the centering machine and process the outer circumference Then, the processed lens is processed by being transported to a cleaning machine and cleaned.
2軸研削機を用いるレンズ加工によれば、加工機の種類を1台(各面の精研削を2工程で行う従来加工においては2台)少なくすることができ、機械間でのレンズ搬送も1搬送(又は2搬送)少なくでき、搬送先の機械へのレンズ素材装填に伴う位置決め誤差の発生機会も少なくなることから、レンズ加工の精度と生産性の向上を図ることができる。 According to lens processing using a biaxial grinding machine, the number of types of processing machines can be reduced by one (two in the conventional processing in which fine grinding of each surface is performed in two steps), and the conveyance of lenses between machines is also possible. One conveyance (or two conveyances) can be reduced, and the occurrence of positioning errors associated with the loading of the lens material into the conveyance destination machine is reduced. Therefore, the accuracy and productivity of lens processing can be improved.
研削時にレンズ素材を保持するホルダについては、爪でレンズ素材の外周を把持するチャック構造とレンズ素材の下面を真空吸着して保持する吸着構造とが知られている。後者の構造では、吸着したレンズ素材がホルダ上で滑らないようにする必要があるが、レンズ素材の吸着面が粗研削しただけの面であると、ホルダの支持部との間の形状誤差に起因する真空漏れが生じて、充分な保持力が得られず、高速研削ができない。一方、芯取機では、両面を研磨仕上げされたレンズ素材を上下の円環状のエッジで挟むことによりレンズの芯出しをした状態で保持する構造が採用されている。 As for a holder for holding a lens material during grinding, a chuck structure for holding the outer periphery of the lens material with a nail and a suction structure for holding the lower surface of the lens material by vacuum suction are known. In the latter structure, it is necessary to prevent the adsorbed lens material from slipping on the holder, but if the adsorbing surface of the lens material is just a rough ground surface, there will be a shape error between the holder and the support part. Due to the vacuum leakage, sufficient holding force cannot be obtained and high speed grinding cannot be performed. On the other hand, the centering machine employs a structure in which a lens material whose both surfaces are polished is sandwiched between upper and lower annular edges and held in a centered state.
この発明は、芯取機を不要にしたレンズ加工方法及び研削装置を提供することにより、レンズ加工における粗研削から研磨済レンズの洗浄に至る加工工程を簡素化し、使用する機械の種類も少なくすることにより、レンズ加工における生産性の向上と設備コストの低減を図ることを課題としている。 The present invention provides a lens processing method and a grinding apparatus that do not require a centering machine, thereby simplifying the processing steps from rough grinding to cleaning of a polished lens in lens processing, and reducing the types of machines to be used. Therefore, it is an object to improve productivity in lens processing and reduce equipment costs.
この発明の加工方法を含むレンズ加工では、第1面の粗研削と精研削を行った後、機械を替えて第2面の粗研削と精研削及び外周加工を行い、その後、第1面及び第2面の研磨を行い、最後に研磨済レンズの洗浄を行う。 In lens processing including the processing method of the present invention, after rough grinding and fine grinding of the first surface, the machine is changed to perform rough grinding, fine grinding and peripheral processing of the second surface, and then the first surface and The second surface is polished, and finally the polished lens is cleaned.
この発明の加工方法を含むレンズ加工では、2台の2軸研削機10a、10bと、研磨機20と、洗浄機30とで、粗研削から研磨済レンズの洗浄までのレンズ加工を行う。芯取機は用いない。まずレンズ素材を第1の2軸研削機10aに装填して第1面の粗研削と精研削とを行い、次にレンズ素材を第2の2軸研削機10bに搬送し、第2の2軸研削機10bで第2面の粗研削と精研削と外周加工とを行う。第1の2軸研削機10aのホルダ12aは、チャック構造のホルダとし、第2の2軸研削機のホルダは、吸着構造のホルダとする。チャック構造のホルダ12aは、第1面の粗研削に耐える充分な素材保持力を備えている。第2の2軸研削機では、ホルダ12bに吸着されるレンズ素材の第1面が精研削されているので、ホルダ12bの支持部32a、34b、34cとの間の気密性が確保され、第2面の粗研削に必要な素材保持力が得られる。
In the lens processing including the processing method of the present invention, the lens processing from rough grinding to cleaning of the polished lens is performed by the two
第2の2軸研削機で行うこの発明の加工方法では、第2面の研削とレンズの外周加工とを行う。レンズ素材の第1面は精研削済であり、第2の2軸研削機はこの精研削済の面を基準としてレンズ素材を保持しており、その保持を保ったまま第2面の粗研削及び精研削並びに外周加工を行うので、当該外周加工によりレンズ素材の芯出しが可能である。第2面の粗研削と精研削は、当然この順序で行われるが、外周加工は、どこの段階で行っても良い。一般的には、第2面の精研削の後、外周加工を行う。外周加工は、粗研削用のカップ砥石3aの外筒面で行えばよいが、砥石軸を3軸にして、第3砥石軸に外周加工専用の砥石を装着して行うようにしても良い。
In the processing method of the present invention performed by the second biaxial grinding machine, the second surface is ground and the outer periphery of the lens is processed. The first surface of the lens material is finely ground, and the second biaxial grinding machine holds the lens material on the basis of this finely ground surface, and the rough grinding of the second surface is performed while maintaining the lens material. In addition, since the fine grinding and the outer periphery processing are performed, the lens material can be centered by the outer periphery processing. Naturally, the rough grinding and the fine grinding of the second surface are performed in this order, but the outer peripheral machining may be performed at any stage. Generally, after the second surface is precisely ground, the outer periphery is processed. The outer periphery processing may be performed on the outer cylindrical surface of the rough
第2の2軸研削機での加工が終了したレンズ素材は、研磨機20に搬送され、第1面と第2面の研磨を行い、最後に洗浄機30で加工済レンズを洗浄する。最終工程が水性の加工液を用いる研磨であるため、洗浄工程を簡素化することができる。
The lens material that has been processed by the second biaxial grinding machine is conveyed to the
上記の加工方法における第2の2軸研削機は、回転ワーク軸1と、回転ワーク軸1の先端に装着されてレンズ球面の曲率中心をその回転中心軸線上にして当該球面を吸着保持するレンズホルダ12bと、前記先端に対向してその対向端に工具ホルダ29a、29bを装着する互いに平行な複数の回転砥石軸25a、25bと、この回転砥石軸25a、25b又は回転ワーク軸1を回転砥石軸25a、25bと交叉する方向に移動させるX移動台22と、前記回転中心軸線上に設定された揺動中心Pを通る当該回転中心軸線及びX移動台22の移動方向と直交する軸回りに回転砥石軸25a、25b又は回転ワーク軸1を揺動させる揺動台23と、前記先端と前記揺動中心Pとを近接離隔させるZ移動台13と、このZ移動台とX移動台22との移動位置及び揺動台23の揺動位置を制御する制御器5とを備えており、工具ホルダ29a、29bの一方に粗研削用の砥石3aを装着し、他方に精研削用の砥石3bを装着することにより、同一機台上でレンズ素材を掴み替えることなく、レンズ素材球面の粗研削と精研削及びレンズの芯出しのための外周研削を行うことができるものである。
The second biaxial grinding machine in the above processing method is a
ワーク軸1の先端に装着されたレンズホルダ12bの吸着部32a、32b、32cは、ワーク軸1の軸心に設けた通孔に連通され、当該通孔を通ってワーク軸1の下端部に装着された回転継手に連通され、当該回転継手に接続された真空源に連通されており、当該真空源からレンズホルダ12bにレンズ素材を吸着するための真空圧が供給される。
The
上記の2軸研削機において、精研削用の砥石3bとしてレンズ球面と円で接触するカップ砥石を用いるときは、精研削用カップ砥石の摩耗が大きい。そこで砥石の摩耗を補正する補正手段を設けておくことが望ましい。この補正は、砥石の磨耗量として与えられる定数Δtと前記回転ワーク軸と回転砥石軸との成す角度をθとして、X移動台22とZ移動台13とをそれぞれ、Δx=Δt×tanθ、Δz=Δt×1/cosθで演算される(Δx)、(Δz)だけ補正移動させる補正移動手段を制御器5に登録することにより実現できる。
In the above-described biaxial grinding machine, when a cup grindstone that contacts the lens spherical surface with a circle is used as the
この発明では、レンズ素材の第1面4aを研削するときは、レンズ素材の外周を把持して粗研削時の加工反力に耐える力でレンズ素材を保持し、第2面4bを研削するときは、精研削済の第1面4aを吸着で保持することにより、第2面の粗研削時の加工反力に耐える力でレンズ素材を保持可能にすると共に、レンズ素材の外周加工が同一機台上で可能となり、レンズ素材の第2面の研削と芯取とを一台の機械で行うことを可能にしている。
In this invention, when the
そして、第1面4aが精研削まで加工してあり、球面形状がほぼ仕上がっている。その面を吸着するため、第1面4aの球心に合った位置で2面目の球面加工ができる。そのため、吸着を外さずに外周加工を行えば、芯取り加工となる。すなわち、レンズ素材の精研削済の面を円環状のエッジ34cないし当該面と同一形状に加工した支持面32a、34bを備えた吸着ホルダ12bで保持して反対側の面の精研削までの加工を行うので、レンズ側とホルダ側の面形状に誤差がなく、面粗さも小さいので、吸着ホルダのリークが防げ、強固な吸着保持力が得られると共に、研削段階で精度の高い芯出しが可能になる。
The
従って、この発明により、芯取機を用いることなく、かつ加工済レンズの洗浄機の構造ないし動作を簡素化することが可能なレンズ加工が可能になる。また、機械間でのレンズ素材の搬送や掴み替えの回数が低減され、工程短縮による加工能率の向上が図れる。更に、第2の2軸研削機において、レンズ素材の精研削済の第1面を基準にして、第2面の粗研削と精研削及び芯出し加工となる外周加工を、同一機械上でレンズ素材を掴み替えることなく一連の加工として行うことができるので、高い精度でのレンズ加工を実現でき、レンズ素材の機械替えないし保持替え時に生ずる位置決めの狂いによる不良品の発生も低減できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to perform lens processing without using a centering machine and capable of simplifying the structure or operation of the processed lens cleaning machine. In addition, the number of times the lens material is transported and repositioned between machines is reduced, and the processing efficiency can be improved by shortening the process. Further, in the second two-axis grinding machine, the outer surface machining, which is rough grinding, fine grinding and centering of the second surface, is performed on the same machine with the first ground surface of the lens material as a reference. Since it can be performed as a series of processing without changing the material, it is possible to realize lens processing with high accuracy, and to reduce the occurrence of defective products due to misalignment that occurs when the lens material is mechanically changed or held.
図1は、この発明の方法によるレンズの加工工程の一例を模式的に示した図である。図1では、第1面と第2面の精研削を精研削用カップ砥石で行い、外周加工を粗研削用のカップ砥石で行う形態のものを示している。図において、10aは第1の2軸研削機、10bは第2の2軸研削機、20は研磨機、30は洗浄機であり、4はレンズ素材、4aはその第1面、4bは第2面、4cはレンズ素材の外周、3aは粗研削用カップ砥石、3bは精研削用カップ砥石、12aは第1の2軸研削機10aのチャック構造の素材ホルダ(以下、「チャック」と言う。)、12bは第2の2軸研削機10bの吸着構造の素材ホルダ(以下、「吸着ホルダ」と言う。)である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a lens processing step according to the method of the present invention. FIG. 1 shows a configuration in which fine grinding of the first surface and the second surface is performed with a fine grinding cup grindstone, and outer periphery processing is performed with a rough grinding cup grindstone. In the figure, 10a is a first biaxial grinding machine, 10b is a second biaxial grinding machine, 20 is a polishing machine, 30 is a washing machine, 4 is a lens material, 4a is the first surface, and 4b is the first surface. 2 surface, 4c is the outer periphery of the lens material, 3a is a rough grinding cup grindstone, 3b is a fine grinding cup grindstone, 12a is a material holder of the chuck structure of the first biaxial grinding
レンズ素材4は、まず第1の2軸研削機10aのチャック12aに第1面4aを上にして装填され、第1面4aの粗研削(第1図(a))と精研削(同図(b))とが行われる。次に、第1面を精研削済のレンズ素材が、第2面を上にして、第2の2軸研削機10bの吸着ホルダ12bに装填され、第2面4bの粗研削(同図(c))と精研削(同図(d))とが行われ、更に、吸着ホルダ12bによるレンズ素材の保持を維持したまま、粗研削用砥石3aの外筒面によるレンズ外周側面の研削加工(同図(e))と同じ粗研削用砥石3aの先端による外周端面の研削加工(同図(f))が行われる。上記のレンズ外周側面の研削加工(同図(e))が結果的に当該レンズの芯出し加工になる。
The
第2の2軸研削機10bで加工されたレンズ素材は、研磨機20に搬送され、従来公知の方法により、第1面と第2面の研磨が行われて、レンズの加工が終了する。加工済レンズは、研磨機20から洗浄機30に搬送され、研磨機20の加工液が洗い流される。なお、洗浄機30は、図1では独立の機械としているが、研磨機20に付設することもでき、この場合には、研磨機20から洗浄機30への搬送は不要となる。
The lens material processed by the second biaxial grinding
図1に示した各機械のうち、研磨機20及び洗浄機30は、従来公知の機械を使用できる。精研削をペレット皿で行う2軸研削機は、特許文献1に記載されている。図1では、精研削をカップ砥石で行う2軸研削機を例示しているので、以下、粗研削及び精研削を共にカップ砥石で行う2軸研削機の一例について、その側面図を示す図2を参照して説明する。
Among the machines shown in FIG. 1, conventionally known machines can be used as the polishing
図2において、1はワーク軸、11はワーク軸1駆動用の電動機、12a、12b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(Z方向移動台)である。23は揺動中心P回りに揺動する揺動台、21は揺動台23上に設けたガイド、22はガイド21に沿って移動するX移動台(X方向移動台)である。X移動台22には、2本の砥石軸25a、25bが互いに平行に軸支されている。ガイド21は、この2本の砥石軸25a、25bと直交する方向に設けられている。
In FIG. 2, 1 is a work shaft, 11 is an electric motor for driving the
第1の2軸研削機10aのレンズホルダ12aは、図3に示すように、レンズ素材4の外周4cを把持する爪31を備えたチャック構造のホルダである。第2の2軸研削機10bのレンズホルダ12bは、図4〜6に示すように、精研削済の第1面4aを吸着する吸着部32a、32b、32cを備えた吸着構造のホルダである。ここで、図4の吸着ホルダは、その吸着部32aを精研削済の第1面4aと同一形状としたもので、当該吸着部32aに摩擦係数の高い材質を用いたシート状のパッド33を貼付けることもある。一方、図5の吸着ホルダ12bは、吸着部32bの周縁部34bを精研削済の第1面4aの周縁部と同一形状に加工し、中央部分を真空溜りとなる浅い凹部に形成した構造である。また、図6の吸着ホルダ12bは、第1面4aの周縁部を支える円環状のエッジ34cを備えた構造であり、当該円環状のエッジの内側が吸着部32cとなっている。吸着部の中央の孔35は、ワーク軸1の軸心に設けた通孔に連通され、当該ワーク軸の下端に装着した図示しない回転継手を介して真空源に連通されている。図4、5の吸着ホルダ12bの支持面32a、34bは、これを装着する第2の2軸研削機の砥石軸25bにエンドミルを装着し、制御器5に支持面加工用のプログラムを登録して、NC加工するのが好ましく、そのような方法により、精研削済の第1面4aに隙間なく密着する支持面32a、34bを備えた吸着ホルダ12bを得ることができ、重研削や高速研削にも耐える高い保持力が得られる。
As shown in FIG. 3, the
砥石軸25a、25bの下端(ワークホルダに向く軸端)には、工具ホルダ29a、29bが設けられ、その一方29aに粗研削用の粗研削用カップ砥石3aが装着され、他方29bには、精研削用のカップ砥石3bが装着されている。各砥石軸25a、25bには、砥石軸駆動用の電動機26a、26bが接続されている。
カップ砥石3a、3bは、加工しようとするレンズ素材の表面と砥石とが、砥石の回転中心軸を中心とする円弧で接触する砥石である。粗研削用カップ砥石3aは、砥石粒度の番手が100〜350番のカップ砥石であり、精研削用のカップ砥石3bは、砥石粒度の番手が1500〜2500番のカップ砥石である。精研削の次工程の研磨で行われるレンズ表面の取り代(加工によって削り取られるレンズ表面の光軸方向の厚さ)は、10〜50ミクロンである。精研削の表面粗さやレンズの曲率誤差が研磨時の取り代の範囲からはみ出すと、加工されたレンズは不良品となる。そのため、精研削ではサブミクロン台の表面粗さの加工を行う必要があり、そのためには1500〜2500番程度の番手の砥石を用いる必要がある。
The
一方、このような番手の高い(粒度の細かい)砥石は、番手の低い粗研削用の砥石(100〜350番程度)に比べて非常に磨耗しやすい。砥石やレンズの材質によっても異なるが、レンズ1個の加工で0.5ミクロンというオーダの磨耗量である。カップ砥石によるCG加工では、砥石が磨耗すると、加工されるレンズ表面の曲率半径が大きくなる。従って砥石の磨耗により加工されるレンズの曲率半径が許容される精度内となるように、頻繁に砥石とレンズ素材の相対位置関係を補正しなければならない。 On the other hand, such a high-numbered (fine-grained) grindstone is very easily worn compared to a low-numbered coarse grinding grindstone (about 100 to 350). Although it depends on the material of the grindstone and the lens, the amount of wear is on the order of 0.5 microns when processing one lens. In CG processing using a cup grindstone, when the grindstone is worn, the radius of curvature of the lens surface to be processed increases. Therefore, it is necessary to frequently correct the relative positional relationship between the grindstone and the lens material so that the radius of curvature of the lens processed by the abrasion of the grindstone is within an allowable accuracy.
実施例の装置では、この補正を行うために、制御器5に、所定の加工個数毎のカップ砥石3の砥石軸方向の磨耗量Δtを示すテーブル54(図7)と、当該Δtを用いたX移動台22と昇降台13の補正量の計算式
Δx=Δt×tanθ
Δz=Δt×1/cosθ
とを登録している。
In the apparatus of the embodiment, in order to perform this correction, a table 54 (FIG. 7) showing the wear amount Δt of the
Δz = Δt × 1 / cosθ
And are registered.
図7の磨耗量Δtを示すテーブル54は、新たな精研削用のカップ砥石3bを装着してからのレンズの加工数5、10、15・・・に応じて、その直前の5個を加工する間に生じた砥石の砥石軸方向の磨耗量Δtを例えば3(単位ミクロン)、2.7、2.5・・・のように計測して得たものである。
The table 54 showing the amount of wear Δt in FIG. 7 is processed in accordance with the number of processed
図2に戻って、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。揺動台23は、B軸サーボモータ37で揺動駆動されている。X移動台22は、揺動台23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。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、19はZ軸サーボモータ17の電流制御器である。
Returning to FIG. 2, the
次に、図2の装置でレンズの研削加工を行う手順を説明する。まず、粗研削用カップ砥石3aを装着した砥石軸25aが揺動台23の揺動中心Pを通る位置をX移動台22の移動原点に設定し、研削するレンズ球面の曲率に対応する角度θに揺動台23を傾斜させ、粗研削用カップ砥石3aとレンズ球面との接触円がレンズの光軸を通る位置にX移動台22の位置を設定し、削り代に応じたワーク軸1の研削完了位置をZ軸の原点に設定する。そして、レンズ素材4をレンズホルダ12に装填し、ワーク軸1の回転による粗研削用カップ砥石3aの公転と、砥石軸25aの回転による粗研削用カップ砥石3aの自転とにより、レンズホルダ12で保持されたにレンズ素材4の球面創成を行う。
Next, a procedure for grinding a lens with the apparatus of FIG. 2 will be described. First, a position where the
次に、砥石軸25bが揺動台23の揺動中心Pを通る位置をX移動台22の移動原点に設定し、研削するレンズ球面の曲率に対応する角度θに揺動台23を傾斜させ、カップ砥石3bとレンズ球面との接触円がレンズの光軸を通る位置(図8のQ1)にX移動台22の位置を設定し、削り代に応じたワーク軸1の研削完了位置をZ軸の原点に設定する。そして、ワーク軸1の回転によるカップ砥石3bの公転と、砥石軸25bの回転によるカップ砥石3bの自転とにより、レンズホルダ12で保持されたに粗研削済レンズ素材4の精研削を行う。
Next, the position where the
レンズの研削により、カップ砥石3bが磨耗量Δtだけ磨耗すると、カップ砥石3bとレンズ球面との接触円はレンズの光軸を通る位置からずれてくる(図8のQ2)そこで、精研削用のカップ砥石3bを新たな砥石に交換したときに、補正タイミングをカウントするカウンタをリセットし、上記方法によるレンズの加工数が5、10、15・・・に達する毎に、登録されたテーブルを参照してΔtを読み込み、上述した式に基づいて演算したΔx及びΔzだけ、精研削時のX移動台22及び昇降台13を移動させる。
When the
この補正動作により、図1に示すように、カップ砥石のΔtの磨耗により生じたレンズ素材4とカップ砥石3bとの接触円のX方向のずれΔxと、Z方向のずれΔzとが補正されて、磨耗後のカップ砥石3bとレンズ球面との接触円がレンズの光軸を通る位置に復帰し(図8のQ3)、磨耗によるレンズ表面の曲率の誤差とレンズの厚さの誤差とが共に補正される。
By this correction operation, as shown in FIG. 1, the deviation Δx in the X direction and the deviation Δz in the Z direction of the contact circle between the
ここで、精研削をカップ砥石で行う方法の長所について説明する。従来のレンズ加工では、精研削をペレット皿で行っている。しかし、ペレット皿は加工しようとするレンズ球面の曲率に合せた曲面(凸レンズを加工するときは凹曲面)とした基板に多数の小さな砥石板を貼り付けた構造であるため、加工するレンズ表面の曲率が変わる毎にその曲率に合ったペレット皿に交換しなければならず、加工するレンズの種類毎に専用のペレット皿を準備しなければならない。 Here, the advantages of the method of performing precision grinding with a cup grindstone will be described. In conventional lens processing, fine grinding is performed with a pellet dish. However, since the pellet dish has a structure in which a large number of small grindstone plates are attached to a substrate that has a curved surface (or a concave curved surface when processing a convex lens) that matches the curvature of the lens spherical surface to be processed, Each time the curvature changes, it must be replaced with a pellet dish that matches the curvature, and a dedicated pellet dish must be prepared for each type of lens to be processed.
これに対してカップ砥石によるCG加工(球面創成加工)では、レンズの光軸に対するカップ砥石の回転中心軸の角度θを変えることによって、加工しようとするレンズ表面の曲率に対応することができるため、1種類のカップ砥石で曲率の異なる多種類のレンズ表面の加工を行うことができる。 On the other hand, in CG processing (spherical surface creation processing) using a cup grindstone, the angle θ of the rotation center axis of the cup grindstone with respect to the optical axis of the lens can be changed to correspond to the curvature of the lens surface to be processed. One type of cup grindstone can be used to process many types of lens surfaces with different curvatures.
このように、この発明のレンズ加工方法において、精研削をカップ砥石で行う方法が好ましいが、精研削をペレット皿で行うレンズ加工においても、この発明の方法を採用することができる。その場合の第1及び第2の2軸研削機10a、10bとしては、例えば特許文献1で提案されている球面研削装置を用いてやればよい。また、上記の例では、芯出し加工となるレンズ素材の外周加工を粗研削用のカップ砥石で行っているが、砥石軸が3本の2軸研削機を用い、3本の砥石軸に粗研削用のカップ砥石、精研削用のカップ砥石及び外周加工用の砥石をそれぞれ装着して、外周加工を専用の砥石で行う方法も良い方法である。
As described above, in the lens processing method of the present invention, a method in which fine grinding is performed with a cup grindstone is preferable. However, the method of the present invention can also be employed in lens processing in which fine grinding is performed with a pellet dish. In this case, as the first and second biaxial grinding
次に、上記実施例に記載したカップ砥石によるレンズ素材の精研削時における砥石摩耗の補正についての詳細を説明する。従来の粗研削においては、粗研削用のカップ砥石の磨耗に基づく誤差の補正を次のように行っている。すなわち、定期的に、あるいは所定個数のレンズ加工毎に加工されたレンズを抜き取り、図9に示すように、測定縁の径Lが既知のリング状の台61と接触子62とで粗研削済レンズ素材4を挟んで、厚さh(光軸方向の高さ。図には表面と裏面の高さが示されている。)をマイクロメータで測定し、その測定値とマスタ(基準レンズ)の値との偏差を研削装置の制御器に入力する。制御器は、予め登録された所定の演算式によって補正量を演算し、砥石の磨耗による曲率半径Rの誤差を打ち消すように、ワーク軸に対する砥石軸の角度θを補正する。
Next, details of correction of grinding wheel wear during precise grinding of the lens material with the cup grinding wheel described in the above embodiment will be described. In conventional rough grinding, error correction based on wear of a cup grinding wheel for rough grinding is performed as follows. That is, the lens processed periodically or every predetermined number of lenses is extracted, and, as shown in FIG. 9, as shown in FIG. The thickness h (the height in the optical axis direction. The height of the front and back surfaces is shown in the figure) is measured with a micrometer across the
ところがこの補正方法を精研削用のカップ砥石の磨耗に適応すると、次のような問題が生じた。第1は、精研削用の砥石の磨耗が粗研削用の砥石の磨耗に比べて遥かに大きいため、その補正をするために頻繁にレンズの抜取り検査を行わなければならず、オペレータの作業負担が非常に大きくなる。 However, when this correction method is applied to the wear of a cup grinding wheel for fine grinding, the following problems occur. First, since the wear of the grinding wheel for fine grinding is much larger than the wear of the grinding wheel for rough grinding, a lens sampling inspection must be performed frequently in order to compensate for this, and the operator's work load Becomes very large.
第2に、砥石の磨耗量が大きいときは、レンズの中心厚さの誤差についても補正をしなければならないが、上記従来の補正は、ワークの曲率半径のみの補正となり、ワーク中心厚に関して別の補正を行う必要がある。 Secondly, when the wear amount of the grindstone is large, the lens center thickness error must also be corrected. However, the above-mentioned conventional correction is only for the curvature radius of the workpiece, and is different with respect to the workpiece center thickness. Need to be corrected.
第3に、ワーク軸に対する砥石軸の角度θの補正では、砥石の磨耗形状が加工終了時のレンズ表面の曲面形状と一致しないため、従来のように砥石軸の角度θを調整して補正すると、レンズ表面と砥石の接触点がずれて(砥石とレンズ表面との接触線が砥石の回転中心を中心とする円弧からずれる)加工されたレンズ表面が球面にならないなどの問題が発生した。これらの問題は、精研削用のカップ砥石の磨耗量が粗研削用のそれに比べて遥かに大きいことに起因して生じたものである。 Third, in the correction of the angle θ of the grindstone axis with respect to the workpiece axis, the wear shape of the grindstone does not match the curved surface shape of the lens surface at the end of processing. The contact point between the lens surface and the grindstone shifts (the contact line between the grindstone and the lens surface deviates from an arc centered on the rotation center of the grindstone), and the processed lens surface does not become a spherical surface. These problems are caused by the wear amount of the cup grindstone for fine grinding being much larger than that for the rough grinding.
上記の問題は、次のようにして解決することができる。すなわち、砥石及び加工するレンズの種類に応じて、その加工量(加工個数又は加工時間)と砥石磨耗量との関係を試験加工により予め計測し、両者の関係式又は両者の関係を示すテーブルを予め制御器5に登録しておく。そして、所定個数又は所定時間のレンズ加工毎に当該演算式ないしテーブルを参照して予測される砥石の磨耗量(砥石軸方向の磨耗寸法)Δtを予測する。そして、この予測した磨耗量Δtに対してX移動台22を
Δx=Δt×tanθ
昇降台の移動量Δzを
Δz=Δt×1/cosθ
で演算されるΔx、Δzだけ補正移動させる。補正方向は、図1に示すように、磨耗後の砥石とレンズ球面との接触円が磨耗した砥石で研削されているレンズの中心Wを通るようになる方向である。
The above problem can be solved as follows. That is, according to the type of the grinding wheel and the lens to be processed, the relationship between the processing amount (the number of processing or the processing time) and the grinding wheel wear amount is measured in advance by test processing, and a relational expression between them or a table indicating the relationship between the two is obtained. Register in advance in the
The movement amount Δz of the lifting platform is expressed as follows: Δz = Δt × 1 / cosθ
The correction movement is performed by Δx and Δz calculated in step (1). As shown in FIG. 1, the correction direction is a direction in which the contact circle between the worn grindstone and the lens spherical surface passes through the center W of the lens ground by the worn grindstone.
上記手段を採用することにより、磨耗が大きい精研削用のカップ砥石の磨耗による補正をオペレータの手を煩わすことなく頻繁に自動補正することが可能になり、また補正操作によって加工される球面の形状が不安定になるという現象も回避することができた。更に上記補正によれば、砥石磨耗によるレンズ表面の曲率の誤差と、中心部におけるレンズ厚さの誤差の両方を同時に補正することができ、高い加工精度が要求される精研削を磨耗の大きいカップ砥石を用いて行うことが可能になる。 By adopting the above-mentioned means, it becomes possible to correct automatically due to the wear of the cup grinding stone for fine grinding with high wear without frequently bothering the operator, and the shape of the spherical surface processed by the correction operation It was also possible to avoid the phenomenon that became unstable. Furthermore, according to the above correction, it is possible to simultaneously correct both an error in the curvature of the lens surface due to wear of the grinding wheel and an error in the lens thickness at the center portion, and a cup with high wear for precision grinding that requires high machining accuracy. It becomes possible to carry out using a grindstone.
すなわち、上記実施例におけるレンズ素材の精研削では、昇降位置をNC制御されるワーク軸1の先端に保持された粗研削済レンズ素材4を、当該ワーク軸の軸心を通る揺動中心P回りの揺動角をNC制御される揺動台23に、砥石軸25a、25bの軸直角方向の移動位置をNC制御されるX移動台22を介して、軸支された砥石軸25a、25bの前記ワーク軸先端との対向端に装着した回転砥石で精研削する、上記精研削において、上記回転砥石として、加工しようとするレンズの表面と円接触する砥石であって、番手が1500〜2500番のカップ砥石3bを用い、研削するレンズ球面の曲率に対応する角度に前記砥石軸を傾斜させ、砥石3bとレンズ球面との接触円がレンズの中心を通る位置にX移動台22の位置を設定した状態でワーク軸1の回転と砥石軸25bの回転とにより、粗研削済レンズ素材4の精研削を行う。
That is, in the fine grinding of the lens material in the above embodiment, the roughly
上記のレンズの精研削方法においては、NC制御装置に、レンズの加工量と砥石の磨耗量との関係を表す演算式又はその関係を示すテーブルを登録し、レンズの連続加工時において、所定の加工量毎に当該演算式又はテーブルを参照して、当該時点における砥石の磨耗量Δtを求め、求めた磨耗量Δtに対してX移動台22とワーク軸の高さとをそれぞれ、Δx=Δt×tanθ、Δz=Δt×1/cosθで演算されるΔx、Δzだけ補正移動させたあと、次のレンズの加工を行うことが好ましい。 In the above-described precision grinding method of the lens, an arithmetic expression representing the relationship between the processing amount of the lens and the abrasion amount of the grindstone or a table indicating the relationship is registered in the NC control device, With reference to the calculation formula or table for each processing amount, the wear amount Δt of the grindstone at the time is obtained, and the X moving table 22 and the height of the work shaft are respectively set to Δx = Δt × with respect to the obtained wear amount Δt. It is preferable to perform the next lens processing after correcting and moving by Δx and Δz calculated by tan θ and Δz = Δt × 1 / cos θ.
1 ワーク軸
3a 粗研削用のカップ砥石
3b 精研削用のカップ砥石
4 レンズ素材
12a チャック構造のレンズホルダ
12b 吸着構造のレンズホルダ
13 昇降台(Z方向移動台)
22 X移動台(X方向移動台)
23 揺動台
25a 粗研削用の砥石軸
25b 精研削用の砥石軸
1 Work axis
3a Cup grinding wheel for rough grinding
3b Cup grinding wheel for precision grinding 4 Lens material
12a Lens holder with chuck structure
12b Lens holder with suction structure
13 Lifting platform (Z-direction moving platform)
22 X moving table (X direction moving table)
23 Swing base
25a Wheel axis for rough grinding
25b Wheel axis for precision grinding
Claims (6)
この回転ワーク軸の先端に装着されてレンズ球面の曲率中心をその回転中心軸線上にしてその球面を吸着保持するレンズホルダ12bと、
前記先端に対向してその対向端に工具ホルダ29a、29bを装着する互いに平行な複数の回転砥石軸25a、25bと、
この回転砥石軸又は回転ワーク軸を当該回転砥石軸と交叉する方向に移動させるX移動台22と、
前記回転中心軸線上に設定された揺動中心Pを通る当該回転中心軸線及び前記X移動台の移動方向と直交する軸回りに前記回転砥石軸又は回転ワーク軸を揺動させる揺動台23と、
前記先端と前記揺動中心Pとを近接離隔さぜるZ移動台13と、
このZ移動台と前記X移動台との移動位置及び前記揺動台の揺動位置を制御する制御器5とを備え、
前記工具ホルダの一方に粗研削用の砥石3aを装着し、他方に精研削用の砥石3bを装着することにより、レンズ素材球面の粗研削と精研削と及びレンズの芯出しのための外周研削を可能にしたレンズの研削装置。 A rotating workpiece axis 1;
A lens holder 12b that is attached to the tip of the rotating workpiece shaft and holds the spherical surface by suction with the center of curvature of the lens spherical surface on the rotational center axis;
A plurality of parallel grindstone shafts 25a, 25b that are opposed to the tip and are mounted with tool holders 29a, 29b at opposite ends,
An X moving table 22 for moving the rotating grindstone axis or the rotating workpiece axis in a direction crossing the rotating grindstone axis;
An oscillating table 23 for oscillating the rotating grindstone axis or rotating workpiece axis about an axis orthogonal to the rotational center axis passing through the oscillation center P set on the rotation center axis and the moving direction of the X moving table; ,
A Z-moving base 13 that closely separates the tip and the swing center P;
A controller 5 for controlling the moving position of the Z moving table and the X moving table and the swing position of the swing table;
By mounting a grinding wheel 3a for rough grinding on one side of the tool holder and mounting a grinding wheel 3b for fine grinding on the other side, outer peripheral grinding for rough grinding and fine grinding of the lens material spherical surface and centering of the lens is performed. Lens grinding device that makes it possible.
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