JP2588286B2 - 偏心測定式芯取加工方法および芯取加工機 - Google Patents

偏心測定式芯取加工方法および芯取加工機

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JP2588286B2 JP27981989A JP27981989A JP2588286B2 JP 2588286 B2 JP2588286 B2 JP 2588286B2 JP 27981989 A JP27981989 A JP 27981989A JP 27981989 A JP27981989 A JP 27981989A JP 2588286 B2 JP2588286 B2 JP 2588286B2
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ等の光学素子である被加工物をベル
クランプホルダで挟持し回転させながら被加工物の外周
面に強制回転されている砥石を押圧して研削する芯取加
工方法および芯取加工機に関する。
〔従来の技術〕
従来の芯取加工における技術を第5図に基づいて説明
する。
ベルクランプホルダ52は断面コ字状のカップのような
形状の真ちゅう等の材料でできており、その先端部52b
は尖っていてベルクランプホルダ52の回転軸心と軸心が
一致した円形となっている。
レンズ等の光学素子である被加工物51の両球面が前記
ベルクランプホルダ52で挟持されると、被加工物51の回
転軸心(あるいは光軸ともいう。)とベルクランプホル
ダ52の回転軸心とが一致し、被加工物51の芯出しが行な
われる。
芯出しされた被加工物51は、ベルクランプホルダ52と
一体となって不図示の駆動モータ等により約5rpm程度で
回転させられる。そして不図示の駆動モータ等により約
3000〜約5000rpm程度で回転させられた円筒形の砥石54
が図中矢印Aaの方向に切り込み被加工物51の外周面を研
削する。研削量は大体0.5mm程度である。
砥石54から受ける研削力とそれに対抗する被加工物の
抗力が研削加工中平衡を保っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の技術では、研削加工中、砥石から受ける研
削力により被加工物の回転軸心が元の回転軸心の位置か
らずれて偏心した状態になるため、該偏心量があまり大
きくなると、被加工物がベルクランプホルダ間でずれて
正確な芯取加工ができなくなるという問題が起こる。
また、被加工物の両側の球面を挟持しているベルクラ
ンプホルダの尖った先端は、砥石から受ける研削力に対
抗して被加工物を保持しているために大きな圧力を芯取
加工中常時受けている。このため芯取加工を繰り返して
いるうちに、ベルクランプホルダの先端が次第に変形
し、ついには被加工物の球面部を損傷したり、ベルクラ
ンプホルダの先端がその回転軸心から偏心した円形とな
るため正確な芯出しが不可能になったりして、芯取加工
を中断しなければならないという問題が起こる。
さらに、前記変形したベルクランプホルダの修正加工
は、ベルクランプホルダの回転軸心と前記先端部が描く
円の軸心とが一致し、かつその先端が滑りやすく尖った
形状である必要があるため容易な作業ではないという問
題がある。
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてな
されたものであり、芯取加工中の被加工物の回転軸心の
偏心を最小限におさえ、ベルクランプホルダの使用寿命
を長く維持することができる芯取加工方法および芯取加
工機を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明の芯取加工方法は、レ
ンズ等の光学素子である被加工物をベルクランプホルダ
で挟持して強制回転させ、前記被加工物の外周側面に強
制回転する砥石を押圧をすることにより研削を行なう芯
取加工方法において、 前記砥石を被加工物の外周面に押圧する前に、前記ベ
ルクランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベルク
ランプホルダの回転軸の位置を測定してその測定値を基
準値として設定し、ついで加圧ローラを前記被加工物の
外周面の前記砥石の押圧力の方向に対向する部位に接触
させた状態で研削加工を行ない、該研削加工中、ベルク
ランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベルクラン
プホルダの回転軸の位置を測定して前記基準値からの偏
心量を演算し、前記加圧ローラの圧力調節手段の加圧力
を前記偏心量が零になるのに必要な加圧力に調節するこ
とを特徴とするものである。
また、加圧ローラを、被加工物の外周面に押圧させる
かわりに、ベルクランプホルダの回転軸の外周面に押圧
させるものとすることもできる。
つぎに本発明の芯取加工機は、レンズ等の光学素子で
ある被加工物を挟持して強制回転させる一対のベルクラ
ンプホルダと、前記被加工物の外周面に押圧され強制回
転する砥石とを備えた芯取加工機において、 被加工物の外周面を前記砥石の押圧方向に対して反対
方向に加圧可能でかつ圧力調節手段により加圧力が調節
可能な加圧ローラと、 ベルクランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベ
ルクランプホルダの回転軸の位置を測定する変位測定機
と、 前記変位測定機の一つの測定値を基準値として設定で
き、該基準値と測定値から偏心量を演算し該偏心量が零
になるのに必要な加圧力を発生するように前記圧力調節
手段に出力信号を出す制御ユニットを備えたことを特徴
とするものである。
また、加圧ローラを被加工物を押圧する部位に設ける
かわりに、加圧ローラをベルクランプホルダの回転軸の
外周面を押圧する部位に設けたものとすることもでき
る。
〔作用〕
上記のように構成された本発明の作用は以下のように
なる。
被加工物をベルクランプホルダで挟持して芯出しを行
なったのち、被加工物の外周面に砥石を押圧しない状態
で研削加工前のベルクランプホルダの回転軸の位置を変
位測定機によって測定し、該測定値を制御ユニットに基
準値として設定しておく。そののち、該変位測定機の測
定値が基準値から変化しない程度に、加圧ローラを被加
工物あるいはベルクランプホルダの回転軸の外周面に前
記砥石の押圧方向に対して反対方向から接触させた状態
で研削加工を開始すると、砥石からの研削力により被加
工物の回転軸心がずれて偏心し、被加工物と一体となっ
て回転しているベルクランプホルダの回転軸もそれに従
って偏心する。この偏心は前記変位測定機によりベルク
ランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベルクラン
プホルダの回転軸の位置として測定され、該測定値の信
号が制御ユニットに入力されると、該制御ユニットは前
記基準値と該測定値から前記偏心量を演算して、該偏心
量が零になるのに必要な加圧力を圧力調節手段が発生す
るような出力信号を出力する。この出力信号により前記
圧力調節手段は、加圧ローラを所定の圧力で被加工物ま
たはベルクランプホルダの回転軸の外周面を押圧する。
その結果、砥石から受ける研削力による前記回転軸の偏
心がなくなる。
また、加圧ローラが直接被加工物の外周面を押圧する
構成では、加圧ローラとベルクランプホルダの先端とが
共に被加工物を砥石から受ける研削力に対抗して支える
ため、ベルクランプホルダの先端が受け持つ挟圧力は、
従来に比較して減少できる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
まず、本発明の方法の実施に使用する芯取加工機の一
例について説明する。
第1図、第2図および第3図において、回転軸2a、3
a、先端部2b、3bをそれぞれ有する可動側と固定側の一
対のベルクランプホルダ2、3は各回転軸2a、3aがそれ
ぞれ静圧流体軸受12を介して本体13に高精度回転可能に
支持されている。各回転軸2a、3aは静圧流体軸受12によ
って非接触状態にて保持されている。レンズ等の光学素
子である被加工物1は、一対のベルクランプホルダ2、
3により両曲率球面が挟持されており、被加工物1の回
転軸心(光軸ともいう。)とベルクランプホルダ2、3
のそれぞれの回転軸心とは一致している。前記可動側の
ベルクランプホルダ2の回転軸2aは図示しない駆動機構
を介して被加工物回転用モータ(図示せず)の出力軸に
接続されており、被加工物回転用モータを起動すること
により一対のベルクランプホルダ2、3を高精度回転さ
せるとともに被加工物1を回転させることができる。な
お、可動側のベルクランプホルダ2の回転軸2aは不図示
の機構によりその軸方向(第2図矢印C方向)に上下移
動可能である。一方、図示しない砥石回転用モータの出
力軸4aには、砥石4が着脱可能に取り付けられており、
砥石4の回転軸心と研削加工前のベルクランプホルダ
2、3の回転軸心とは平行である。不図示の前記砥石回
転用モータは図示しない切り込みカムにより砥石4の押
圧方向(第2図、第3図矢印A方向)上で往復移動可能
であり、また一対のベルクランプホルダ2、3の軸方向
に平行な上下方向(第2図矢印B方向)にも往復移動可
能である。一方、本体13の上面一部位には、圧力調節手
段である第1および第2油圧シリンダ8b、9bがそれぞれ
固定されている。第1および第2油圧シリンダ8b、9bの
それぞれの軸線O3、O4は前記切り込み方向(矢印A方
向)とθ(=60°)で交わり、かつ研削加工前の一対の
ベルクランプホルダ2、3の回転軸心O1上の1点で互い
に交わっており、前記2つの軸線O3、O4と前記砥石4の
押圧方向とは同一平面上にある。第1および第2油圧シ
リンダ8b、9bのそれぞれの第1および第2保持具8a、9b
には、第1および第2加圧ローラ6、7が図示しないベ
アリングを介して自由回転可能にそれぞれ支持されてお
り、第1および第2加圧ローラ6、7のそれぞれの回転
軸と研削加工前の一対のベルクランプホルダ2、3の回
転軸心O1とは平行である。上述の第1および第2加圧ロ
ーラ6、7は、被加工物1の外周面である加工面に押圧
可能な位置にあって、被加工物1を砥石4に加圧可能で
ある。第1および第2油圧シリンダ8b、9bに同期して与
えられる調節された加圧力(油圧)により、第1および
第2加圧ローラ6、7が被加工物1に及ぼす2力の合力
の方向は、前記砥石4の押圧方向に対して正反対の方向
となる。第1および第2加圧ローラ6、7は被加工物1
の外周面である加工面に傷が付かないように塩化ビニー
ル等の材料で形成されている。一方、変位測定機5は、
自己インダクタンスやうず電流等を利用した公知の高精
度非接触変位測定機であり、固定側ベルクランプホルダ
3の回転軸3aの静圧流体軸受12の下方の外周面に設けら
れた高精度の被測定面3cに対向して不図示の部材を介し
て本本13に支持されており、研削加工前の一対のベルク
ランプホルダ2、3の回転軸心O1に垂直でかつ前記砥石
4の押圧方向に平行な方向(矢印A方向)の固定側のベ
ルクランプホルダ3の回転軸3aの位置を測定し、該測定
値を制御ユニット11に入力する。本体13に設けられた、
該制御ユニット11は、前記変位測定機5から入力された
測定値のひとつを基準値として設定でき、該基準値と他
の測定値から演算して固定側のベルクランプホルダ3の
回転軸3aの偏心量を求め、この偏心量に基づいて所定の
加圧力に調節する信号を油圧制御回路10に出力する。
ところで、研削力Fとベルクランプホルダ3の回転軸
3aの偏心量Δxとは比例し、次式で表わされる。
Δx=aF …(1) ここで、aは被加工物1やベルクランプ2,3の挟圧力等
によって定まる定数であって、被加工物1の種類毎に予
め実験的に求めることができる。芯取加工を行なうに際
しては、制御ユニット11に上記のように求めた定数aを
設定しておき、研削力Fと同等の加圧力を生じるように
油圧制御回路10を制御する。
以上説明したように油圧制御回路10は、前記制御ユニ
ット11から出力された信号に基づいて、第1および第2
加圧ローラ6、7に加えるべき加圧力を図示しない油圧
発生源や電磁油圧調整弁等で構成されており、また、前
記第1および第2保持具8a、9a、前記第1および第2油
圧シリンダ8b、9bならびに前記油圧制御回路10によって
圧力調節手段が構成されている。
次に本実施例の動作すなわち加工方法について説明す
る。
まず、被加工物1を固定側のベルクランプホルダ3の
先端部3bに載せ、他方のベルクランプホルダ2を下方に
移動させて挟持し、芯出しを行なう。被加工物1の外周
面に砥石4を押圧しない状態で研削加工前の固定側のベ
ルクランプホルダ3の回転軸3aの位置である被測定面3c
の位置を変位測定機5によって測定し、該測定値を制御
ユニット11に基準値として設定しておく。そののち、該
変位測定機5の測定値が前記基準値から変化しない程度
に、第1および第2加圧ローラ6、7を被加工物1の外
周面に接触させた状態で研削加工を開始すると、固定側
のベルクランプホルダ3の回転軸3aに設けられた被測定
面3cの位置が変位測定機5により測定されて、該測定値
の信号が制御ユニット11に入力される。該制御ユニット
11は、前記基準値と該測定値から演算してベルクランプ
ホルダ3の回転軸3aの偏心量を求め、あらかじめ調べて
おかれた偏心量と加圧力との相関関係のデータに基づい
て所定の加圧力に調節する信号を油圧制御回路10に出力
し、該油圧制御回路10は前記信号に基づいた所定の加圧
力を第1および第2油圧シリンダ8b、9bを介して、第1
および第2加圧ローラ6、7に与え、被加工物1を砥石
4の押圧方向に対向する方向に押圧して、前記回転軸3a
の偏心量を零となるようにする。
また、第4図に示す実施例は、上述の実施例では第1
および第2加圧ローラ6、7が被加工物1を押圧する部
位に設けられていたが、これにかえて第1および第2加
圧ローラ6、7を固定側のベルクランプホルダ43の回転
軸43aの外周面を押圧する部位に設けた場合を示してい
る。その他の構成は上述の実施例と同様なので、その説
明は省略する。
なお、これまで説明した各実施例の圧力調節手段は、
油圧を使用したものであるが、空気等の他の流体圧力を
使用したものあるいは電動モータを使用したものとして
もよい。
また、第1および第2油圧シリンダ8b、9bのそれぞれ
の軸線O3、O4間の角度θは、上述の各実施例ではθ=60
°としたが、芯取加工機の構成の都合により適宜変更し
てもよい。
さらに、変位測定機5および被測定面3cの位置を、上
述各実施例では、2つの静圧流体軸受12の外側にした
が、芯取加工機の構成の都合により、2つの静圧流体軸
受12の内側にしてもよい。
〔本発明の効果〕
本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
ベルクランプホルダの回転軸の位置の測定とそれにし
たがった加圧ローラによる被加工物の外周面あるいはベ
ルクランプホルダの回転軸の外周面への加圧が研削加工
中、常時調節されて行なわれるため、被加工物の回転軸
心の偏心量が最小に維持され、芯取加工の信頼性が増
す。
また、加圧ローラで被加工物を直接押圧する芯取加工
機では、ベルクランプホルダの先端にかかる挟圧力が減
少し、ベルホルダの使用可能寿命が増加し、心取加工機
の稼働率が上がり、またベルクランプホルダの修正加工
の必要回数も減る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す芯取加工機の一部を
破断した斜視図、第2図はその主要部の構成を示す概略
図、第3図はその加圧ローラの配置を示す配置図、第4
図は他の実施例の芯取加工機の主要部の構成を示す概略
図、第5図は従来の芯取加工機の主要部の構成を示す概
略図である。 1……被加工物、2、3、43……ベルクランプホルダ、
2a、3a、43a……回転軸、4……砥石、5……変位測定
機、6……第1加圧ローラ、7……第2加圧ローラ、8a
……第1保持具、8b……第1油圧シリンダ、9a……第2
保持具、9b……第2油圧シリンダ、10……油圧制御回
路、11……制御ユニット、12……静圧流体軸受、13……
本体。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レンズ等の光学素子である被加工物をベル
    クランプホルダで挟持して強制回転させ、前記被加工物
    の外周面に強制回転する砥石を押圧をすることにより研
    削を行なう芯取加工方法において、 前記砥石を被加工物の外周面に押圧する前に、前記ベル
    クランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベルクラ
    ンプホルダの回転軸の位置を測定してその測定値を基準
    値として設定し、ついで加圧ローラを前記被加工物の外
    周面の前記砥石の押圧力の方向に対向する部位に接触さ
    せた状態で研削加工を行ない、該研削加工中、ベルクラ
    ンプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベルクランプ
    ホルダの回転軸の位置を測定して前記基準値からの偏心
    量を演算し、前記加圧ローラの圧力調節手段の加圧力を
    前記偏心量が零になるのに必要な加圧力に調節すること
    を特徴とする芯取加工方法。
  2. 【請求項2】加圧ローラを、被加工物の外周面に押圧さ
    せるかわりに、ベルクランプホルダの回転軸の外周面に
    押圧させる請求項1記載の芯取加工方法。
  3. 【請求項3】レンズ等の光学素子である被加工物を挟持
    して強制回転させる一対のベルクランプホルダと、前記
    被加工物の外周面に押圧され強制回転する砥石とを備え
    た芯取加工機において、 被加工物の外周面を前記砥石の押圧方向に対して反対方
    向に加圧可能でかつ圧力調節手段により加圧力が調節可
    能な加圧ローラと、 ベルクランプホルダの軸方向に垂直な方向に対するベル
    クランプホルダの回転軸の位置を測定する変位測定機
    と、 前記変位測定機の一つの測定値を基準値として設定で
    き、該基準値と測定値から偏心量を演算し該偏心量が零
    になるのに必要な加圧力を発生するように前記圧力調節
    手段に出力信号を出す制御ユニットを備えたことを特徴
    とする芯取加工機。
  4. 【請求項4】加圧ローラを被加工物を押圧する部位に設
    けるかわりに、加圧ローラをベルクランプホルダの回転
    軸の外周面を押圧する部位に設けた請求項3記載の芯取
    加工機。
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