JP2821913B2 - 光学素子の加工方法および装置 - Google Patents

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の加工方法および装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来レンズ等の光学素子の生産工程例としては、光学
工業技術協会発行「光学素子加工技術」第197頁「5.1レ
ンズ生産工程」の項および昭和57年３月、財団法人機械
振興協会技術研究所発行「加工技術テータファイル」:1
/6頁「0.6球面研削」の項等に記載されている。

しかして、前者の「レンズ生産工程」には、ガラス素
材を切断、幅決め、丸目の各加工による材料取、Ｒつ
け、面取の工程によるあらけずり、その後の各ガラス素
材のはりつけ、砂かけ、みがき、はがしおよび洗浄の工
程による研磨、さらに、心取、コート、接合等の各加工
工程を個別的に遂行する生産工程例が記載されており、
後者には、球面研削とその種類の記載があり、創成球面
研削には、カップ型砥石による創成研削方式と、総形砥
石による研削方式の２種類の方式による研削に加えて、
カップ型砥石による創成研削方式にはカーブジェネレー
ト（CG）によるガラスレンズについての研削方法の記載
が存在する。

また、前記光学素材の研削工程における、電解インプ
ロセスドレッシング研削法が、平成１年精密工学会春季
大会学術講演会論文集等において、発表されている。

かかる研削法の原理を示すのが第５図ａおよびｂで、
第５図ａは正面図、第５図ｂはその右側面図である。

しかして、第５図ａおよびｂにて電解インプロセスド
レッシング研削法の原理について説明すると、ターニン
グセンタ60のチャック61によりシリコンイゴット66を回
転自在に保持するとともにこれに対して砥石62を回転軸
63を介して前後動かつ回転自在に対向配設し、かつ砥石
62に給電ブラシ64を介して電源装置69より陽極を、前記
砥石62に対向配設した電極65に陰極をそれぞれ印加する
とともに砥石62と電極65間に加工用クーラントをノズル
67および68より供給しつつ研削することにより、加工中
にインプロセスドレッシング効果を得る研削方法であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、前述してきた従来の工学素子の加工方法におい
ては、あらずり、研磨、心取、コート、接合等の各加工
工程を個別的な装置によって加工しなければならず、例
えばあらずり、研磨工程においても幅決め、丸目、面
取、砂かけおよびみがきの工程毎の加工機が個別的に分
かれておるために非常に生産効率が悪く、また工学素子
の径が多種となると、その都度、それを保持するコレッ
トチャックを変更する等の段取りが要求され極めて非能
率的で、加工に長時間を要する等の問題点を有するもの
であった。

また、インプロセスドレッシング効果を得る電解イン
プロセスドレッシング研削法においては、ワークと電極
が干渉しない位置での配置が要求される等の制約を受け
るものである。

因って、本発明は、上記従来の光学素子の加工方法に
おける問題点を解決すべく開発されたもので、多種の光
学素子の加工を電解インプロセスドレッシング研削法の
利点を効果的に得つつ能率的に遂行し得る加工方法およ
び装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕

第１図ａ乃至第１図ｇは本発明の概念図である。被加
工素材としての棒状の硝材１はスピンドル３に対してコ
レットチャック２を介して保持されるとともにモータ４
にて回転されるスピンドル３により回転自在に、かつサ
ーボモータ５によるスピンドル３の前後動によって保持
軸上において移動自在に保持されている。

また、この保持軸上に対向して、導電性CG砥石９およ
び導電性研磨砥石20を着脱自在に保持する加工軸と円盤
状の砥石（以下、ストレート砥石と称する）30の保持軸
およびシリンダ37を介して進退動自在に配設したレンズ
受け36と、さらに前記導電性CG砥石９および導電性研磨
砥石20の加工面に所定間隙ｌを在して配設した電極６を
研削機ベース27上側に設けることにより光学素子の加工
装置が構成されている。

前記導電性CG砥石９および導電性研磨砥石20の加工軸
は、サーボモータ12の作動軸にスピンドル10および回転
駆動モータ11を装備することにより構成されるとともに
不図示のαのスイベル角制御部により、任意の位置に、
前記導電性CG砥石９および導電性研磨砥石20を保持しつ
つ加工し得るように構成されている。

そして、前記導電性CG砥石９および導電性研磨砥石20
の加工面間には前記電極６を保持腕6aを介してホルダー
34にネジ35による調整によって所望間隙ｌを在して保持
するとともに電解電源13の陽極を給電ブラシ14を介して
導電性CG砥石９および導電性研磨砥石20に印加し、かつ
陰極を電極６に印加するとともに供給パイプ７より導電
性CG砥石９および導電性研磨砥石20と電極６間に弱電性
クーラントを供給して電解ドレッシングを行いつつ加工
し得るように構成されている。

さらに、前記導電性のストレート砥石30は回転駆動用
モータ31の駆動軸に保持されるとともに回転駆動用モー
タ31を互いに直交方向に作動するサーボーモータ32およ
び33に保持し、前記硝材１の保持軸と平行および直交方
向に移動自在に保持されている。（尚、図面については
具体的に図示していないが、サーボモータ32および33に
よる回転駆動用モータ31の移動は、サーボモータ32およ
び33の作動が互いに干渉されることなく作動し得るよう
に構成されている。例えば、XYテーブルの一方のテーブ
ルにモータ31を載置するとともにこのテーブルをサーボ
モータ32によってXYのうちの一方に移動し、他方のテー
ブルをサーボモータ33により他方向に移動する等の構成
から成る。） そして、回転駆動用モータ31には保持腕6aを介して、
ストレート砥石30の加工面（外周面）間に間隙ｌを在し
て電極６を配設するとともにストレート砥石30に電解電
源13の陽極を給電ブラシ14を介して印加し、かつ電極６
に陰極を印加するとともにストレート砥石30の加工面と
電極６間にパイプ７を介して弱電性クーラントを供給
し、ストレート砥石30による硝材１の加工中に電解ドレ
ッシングを行うことができるように構成されている。

前記構成の光学素子の加工装置において、第１図ａに
示す如く、スピンドル３に回転自在かつサーボモータ５
により前後動自在に保持される硝材１に対して、ストレ
ート砥石30により丸目研削を行う。この際の硝材１と砥
石30の加工位置の制御はサーボモータ5,32および33によ
って制御され、かつ丸目径に対する加工制御はサーボモ
ータ32および33の制御により実施する。また、同加工中
には前記した構成により電解ドレッシングが行われ、ス
トレート砥石30の加工面が所望の加工面に維持される。

しかる後、ストレート砥石30を加工位置より退避する
のに関連して、サーボモータ12により導電性CG砥石９を
丸目研削加工後の硝材１との加工位置に前進せしめαの
スイベル角制御部にて制御しつつ加工する（第１図ｂ参
照）。また、このCG砥石９による研削加工中にもCG砥石
９の加工面を電解ドレッシングし、その加工面の所望曲
率が維持される。

次に、第１図ｃに示す如く、前記第１図ｂにて、スピ
ンドル10に保持していた導電性CG砥石９を外して、導電
性研磨砥石20を装着し、前記αのスイベル角制御部を介
して、第１図ｃに示す揺動中心Ｏを中心にθの範囲にお
ける揺動運動を加えつつ研磨加工を行う。また、この加
工の際にも、導電性研磨砥石20の加工面が電解ドレッシ
ングされ、所望曲率が維持されることにより硝材１の所
望の研磨加工を的確に遂行し得る。

その後、サーボモータ12を作動して、研磨砥石20を加
工位置より後退させつつ退避した後、再度サーボモータ
32および33を作動しつつストレート砥石30を加工位置に
保持し、硝材１の面取加工を行う（第１図参照）。

さらに、その後、第１図ｅに示す如く、電解ドレッシ
ングしながら、ストレート砥石30による高速切断を行う
のに関連して、レンズ受け36をシリンダー37により前進
して片面心取完了後のレンズ38を収納回収する。

また、回収後レンズ受け36は元位置に退避し、これに
関連して、第１図ｇに示す如く、硝材１をコレットチャ
ック２を解放しつつ、所定量ｇだけ突出して、次順を加
工に備え、以下前記と同様の加工順を経て、順次連続し
たレンズ38の加工を遂行し得る。

従って、レンズの各加工を一台の加工装置により、電
解インプロセスドレッシング作用を得つつ高効率なレン
ズマシニングセンター加工を遂行し得る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面とともに説明する。

（第１実施例） 第２図ａ〜ｄは本発明の第１実施例を示す説明図であ
る。

そして、本実施例においても第１図示の構成から成る
光学素子の加工装置を適用して実施する実施例であっ
て、加工装置の全体構成については、その図示と具体的
な説明は省略し、以下には第２図ａ〜ｄの各加工工程に
従った説明をすることにする。

第２図ａに示す如く、被加工素材たる光学素材となる
棒状の硝材１を保持軸であるスピンドル３にコレットチ
ャック２を介して保持するとともにスピンドル３の移動
用のサーボモータ５により保持軸40上を前進せしめて、
ストレート砥石30との加工位置に硝材１をセット保持
し、これに関連してストレート砥石30を保持するサーボ
モータ32および33を手動制御しつつ前記硝材１との加工
位置にストレート砥石30を移動セットする。

しかる後、前記硝材１とストレート砥石30の加工位置
へのセット操作に関連してスピンドル３がモータ４によ
り回転駆動されるとともにストレート砥石30がモータ31
にて回転駆動されて硝材１の外周面に接触し、ストレー
ト砥石30による硝材１の所望径までの丸目研削加工が行
われる。

その際、ストレート砥石30は丸目径に対応する加工制
御がサーボモータ32および33に対して位置制御部（不図
示）より入力されることによって制御される。

また、ストレート砥石30はダイヤモンド粉末等の砥粒
とCu,Sn,Fe等の金属や導電性樹脂を結合材にして形成さ
れた導電性の砥石により構成され、このストレート砥石
30に回転軸に摺接する給電ブラシ14を介して電解電源13
より陽極を印加するとともにストレート砥石30の加工面
に対して間隙ｌを在して配設された電極６に陰極を印加
し、かつストレート砥石30の加工面と電極６間に供給パ
イプ７より弱電性クーラントを供給することにより前記
ストレート砥石30による硝材１の丸目研削加工中におい
て、ストレート砥石30の加工面を常に電解ドレッシング
することができる。

従って、ストレート砥石30による硝材１に対する所望
の丸目径に対応する取代量が大きくてもインプロセスで
目立てができる結果、切れ味も良く、50mm/min程度の高
速加工を行うことも可能である。

従って、硝材１の棒の長さに応じて多種形状のレンズ
に要求される丸目研削加工を連続して行うことができ
る。

次に、第２図ｂに示す如く、前記工程にて所望の丸目
研削加工後、RAの所望曲率加工上り面を持つ硝材１に対
向して硝材１の保持軸40に対して加工軸41をαのスイベ
ル角上に配設した導電性CG砥石９をサーボモータ12を介
して前進せしめつつ加工位置にセットする。

但し、この導電性CG砥石９の移動は、前記ストレート
砥石30の加工位置からの退避動作に関連して行われる。

しかして、導電性CG砥石９は硝材１のRAの所望曲率加
工上り面と同一形状に形成された加工面42を備え、この
加工面42を硝材１の先端面すなわち被加工面に当接させ
つつ導電性CG砥石９をモータ11にて回転し、切込軌跡に
従って移動させながら硝材１の被加工面に対する球面創
成研削加工を行うものである。

また、かかる研削加工中においても、導電性CG砥石９
の加工面42は、電解によりドレッシングされ、所望の曲
率による研削加工面を常に維持し、連続した球面創成研
削加工を可能ならしめ得る。すなわち、導電性CG砥石９
には、給電ブラシ14を介して電解電源13（電解加工用あ
るいは放電加工用）より陽極（パルス電圧）が印加され
るとともに導電性CG砥石９の加工面42の曲率RAと略同形
状のRA−ｌの形状から成る電極６を加工面42間に間隙ｌ
（好ましくは0.1〜0.2mm）を在して配設し、これに前記
電解電源13の陰極を印加し、かつ導電性CG砥石９の加工
面42と電極６間に供給パイプ７より弱電性クーラントを
供給することによって導電性CG砥石９の加工面42の電解
ドレッシングを行うものである。

第２図ｃは、前記第２図ｂにおける導電性CG砥石９に
よる硝材１の球面創成研削加工後の導電性研磨砥石20に
よる研磨加工工程を示すものである。

すなわち、サーボモータ12を作動して、前記導電性CG
砥石９を加工位置より後退するとともに後退後のスピン
ドル10より導電性CG砥石９を取り外し、これに導電性研
磨砥石20を装着する。

しかる後、再度サーボモータ12を作動して導電性研磨
砥石20を前進し、これを硝材１との加工位置にセットす
るとともにモータ11回転駆動し、かつα（第１図ｂ参
照）のスイベル角制御部（不図示）により揺動中心Ｏを
中心に揺動角θの範囲内における揺動運動を行いつつ導
電性研磨砥石20の研磨加工面によって硝材１の先端面の
研磨加工を行う。

また、前記導電性CG砥石９と同様に導電性研磨砥石20
の加工面についても、電解ドレッシングしつつ硝材１の
加工面上り面の面粗さがRmax＜0.01μｍになるように研
磨加工が行うことができるように構成されている。

その後、さらに第２図ｄに示す如く、前記導電性研磨
砥石20による研磨加工後の硝材１の45゜面取り加工をス
トレート砥石30にて行う。

すなわち、導電性研磨砥石20を、サーボモータ12によ
り加工位置より後退せしめるとともにこれの後退動作に
関連して、サーボモータ32および33の作動制御によって
ストレート砥石30を硝材１の加工位置にセットし、45゜
面取り加工を行う。この加工においても、前記第２図ａ
における丸目研削加工時と同様に電解ドレッシングを行
いつつ加工する。

しかして、前記面取り加工後、硝材１の加工完了部分
とともに硝材１を、所望厚さに、ストレート砥石30によ
り、電解ドレッシングを行いつつ高速切断する。

また、この切断加工に関連して、シリンダー37を前進
せしめて、切断後の加工完了後のレンズ38をレンズ受け
36に回収する。さらにこの回収作業に関連して硝材１
は、コレットチャック２の解放動作により、所定量ｇだ
け突出した位置に保持セットされ第２図ａの加工工程に
備えられる。但し、前記切断後のレンズ38の回収と硝材
１の所定量ｇの突出による順次の加工工程への準備作業
は第１図ｆおよびｇと同様の操作により実施される。因
って、以下第２図の各加工工程により硝材１に対する加
工が連続して遂行される。

また、以上の説明から明らかな通り、本実施例の光学
素子の加工装置によれば、硝材１に対する各加工はイン
プロセスで電解ドレッシングすることにより加工工具の
目詰まりの無い安定した高速加工が行なえるとともに光
学素子の加工に要求される各加工具を備える一台の加工
装置により硝材１の研削から切断まで一貫した光学素子
の高効率加工を行うことができる。

（第２実施例） 第３図ａからｄは本発明の第２実施例を示す説明図で
ある。

本実施例は硝材１に対する平面加工の実施例を示すも
ので、第３図ｂに示す如く、導電性CG砥石９の加工面42
を平面に形成するとともに導電性研磨砥石20について
も、第３図ｃに示す如く、平面の研磨砥石により形成
し、かつ同研磨砥石20の揺動運動は回転軸と直角方向の
θ方向に揺動しつつ研磨する構成となっている。

第３図ａはストレート砥石30による丸目研削加工工程
を示すとともに第３図ｄはストレート砥石30による面取
り加工工程を示すものである。

尚、面取り加工後の片面完了レンズの高速切断および
切断後の回収並びに硝材１の次順の加工に必要な所定量
ｇの突出操作は第１実施例と同様に実施し、以下前記と
同様の各工程の加工を順次連続して行うものである。

従って、前記各工程の加工中には、第１実施例同様に
電解による各加工具の加工面のドレッシングを行いつつ
加工し、第１実施例と同様の作用効果を得つつ硝材１の
平面レンズ加工を高効率にて連続に行うことができる。

（第３実施例） 第４図ａ〜ｆは本発明の第３実施例を示す説明図であ
る。

本実施例の場合には第２実施例における硝材１の平面
加工において、ストレート砥石30を導電性研磨砥石20に
一体に構成した実施例を示すものである。

すなわち、第４図ａに示す如く、第２実施例における
導電性研磨砥石20の回転軸20aにストレート砥石30を固
着することにより構成したものである。

また、これに準じて、ストレート砥石30の電解ドレッ
シング用の電極６および弱電性クーラントの供給パイプ
７については、第４図ａおよびｄ（但し、第４図ｅの加
工説明図においては省略されている。）に示す如く、回
転軸20aに固着されたストレート砥石30の加工面に対し
て所要配設位置に配設し得るように構成する。但し、第
４図ｃに示す如く、導電性研磨砥石20による研磨加工中
にも保持腕6aを介して電極６が加工面に対して所要位置
に配設されるとともに供給パイプ７を介して弱電性クー
ラントが供給されるように構成されるもので、それぞれ
の加工に支障をきたさないように考慮した構成とする。

また、サーボモータ12および駆動モータ11を装備する
スピンドル10の構成から成る加工軸については、研削機
ベース27上側における配設状態を、硝材１の保持軸40に
対して対向配設するとともにサーボモータ12を介して、
対向方向に移動自在に配設する構成に加えて、加工軸側
を不図示の位置制御部を介して、第４図ｃに示す硝材１
の保持軸40との直角方向であるθ方向への揺動運動を行
えるとともに第４図ａの丸目研削加工時の丸目径に対応
する切り込み量等の加工に要求される制御および第４図
ｄの面取り加工に要求される制御、さらにはストレート
砥石30の加工面の加工位置とこれからの退避時の移動制
御を行うことができるように構成されている。

さらに、第２実施例における独立したストレート砥石
30を排除して、前記構成とした関係上、加工軸に対する
導電性CG砥石９とストレート砥石30を固着した導電性研
磨砥石20の装着順序は第２実施例と異にする。

その他の構成および加工方法は、前記第２実施例と同
様であるので、各図中には同一構成部分については同一
番号を付し、その説明を省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、硝材等の被加工素材の保持軸上にお
けるワンチャックにより、加工すべき光学素材の形成に
要求される各加工具による電解インプロセスドレッシン
グ丸目研削、CG研削、研磨、面取り研削および切断加工
を連続して遂行することができ、多種の光学素子を安定
かつ高速にて加工し得る利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至第１図ｇは本発明の概念図、第２図ａ〜ｄ
は本発明の第１実施例を示す説明図、第３図ａ〜ｄは本
発明の第２実施例を示す説明図、第４図ａ〜ｆは本発明
の第３実施例を示す説明図、第５図ａおよびｂは電解イ
ンプロセスドレッシング研削法の原理説明図である。 １……硝材 ２……コレットチャック 3,10……スピンドル 4,11,31……モータ 5,12,32,33……サーボモータ ６……電極 ７……弱電性クーラントの供給パイプ ９……導電性CG砥石 13……電解電源 14……給電ブラシ 20……導電性研磨砥石 27……研削機ベース 30……導電性ストレート砥石 34……ホルダー 35……ネジ 36……レンズ受け 37……シリンダー 38……レンズ 39……保持皿 40……保持軸 41……加工軸 42……加工面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大城 清志 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 田村 始 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−80551（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−28293（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−74269（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドルに棒状の被加工素材を回転可能
   に保持させる工程と、 回転可能な導電性のストレート砥石とこのストレート砥
   石に対する位置に配設されている電極との間に弱電性ク
   ーラントを供給しまがら、前記ストレート砥石と前記電
   極とに電圧を印加させてストレート砥石を電解ドレッシ
   ングする工程と、 前記電解ドレッシングを行いながら前記ストレート砥石
   を前記被加工素材の外周面に接触させ、丸目研削を行う
   工程と、 前記スピンドルに対して所望の角度を傾けて導電性CG砥
   石を前記被加工素材の先端面に対向させる工程と、 前記導電性CG砥石とこのCG砥石に対向する位置に配設さ
   れている電極との間に弱電性クーラントを供給しなが
   ら、前記CG砥石と前記電極とに電圧を印加させてCG砥石
   を電解ドレッシングする工程と、 前記電解ドレッシングを行いながら前記CG砥石を前記被
   加工素材の先端面に接触させ、研削加工を行う工程と、 前記CG砥石を導電性研磨砥石に換え、この研磨砥石を前
   記被加工素材の先端面に対向させる工程と、 前記導電性研磨砥石と前記導電性CG砥石を電解ドレッシ
   ングするときに用いた電極との間に弱電性クーラントを
   供給しながら、前記研磨砥石と前記電極とに電圧を印加
   させて研磨砥石を電解ドレッシングする工程と、 前記電解ドレッシングを行いながら前記研磨砥石を前記
   被加工素材の先端面に接触させ、研磨加工を行う工程
   と、 前記ストレート砥石を電解ドレッシングしながら、この
   ストレート砥石で前記被加工素材の面取加工を行う工程
   と、 前記ストレート砥石を電解ドレッシングしながら、この
   ストレート砥石で前記被加工素材の高速切断を行う工程
   と、 を有することを特徴とする光学素材の加工方法。
2. 【請求項２】被加工素材を回転可能に保持するスピンド
   ルと、 前記被加工素材の丸目研削、面取加工及び高速切断を行
   う回転可能なストレート砥石と、 前記ストレート砥石の加工面に対向する位置に配設され
   た電極と、 前記ストレート砥石と前記電極とに電圧を印加する電源
   と、 前記被加工素材の先端面を研削する導電性CG砥石と、 前記CG砥石による研削後に前記先端面を研磨する導電性
   研磨砥石と、 前記導電性CG砥石の加工面あるいは前記導電性研磨砥石
   の加工面に対向する位置に配設され、両砥石に共通して
   用いられる電極と、 前記導電性CG砥石と前記電極あるいは前記導電性研磨砥
   石と前記電極に電圧を印加する電源と、 を具備することを特徴とする光学素子の加工装置。