JP3367102B2 - 非球面加工機械 - Google Patents

非球面加工機械

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JP3367102B2
JP3367102B2 JP26408890A JP26408890A JP3367102B2 JP 3367102 B2 JP3367102 B2 JP 3367102B2 JP 26408890 A JP26408890 A JP 26408890A JP 26408890 A JP26408890 A JP 26408890A JP 3367102 B2 JP3367102 B2 JP 3367102B2
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昭雄 森
芳夫 堀
克俊 清水
信 宮沢
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、主に非軸対称型の非球面形状を有する金
型、レンズ等を研削あるいは切削により加工するための
非軸対称型非球面加工機械に関するものである。 [従来の技術] この種の既存の加工としては、NCフライス盤等による
金型加工、あるいは熱成形法等によるガラス型加工等が
挙げられる。 ここで第2図および第3図により上記方法を簡単に説
明する。第2図は、ごく一般的なNCフライス盤による金
型加工を示す概略図であり、NC制御装置により被加工対
象物である金型21と刃具であるボールエンドミル22との
相対位置を制御することで加工を行うものである。 また、第3図は熱成形法を示す概略図であり、上型31
と下型32の間に加熱した被加工対象物の素材33を挟み込
み、上型31を下型32に押し付け、かつ冷却することで両
型の形状を転写加工するものである。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら前述の従来技術で、NCフライス盤等によ
る金型加工においては、まず第1に工具にボールエンド
ミルを用いた場合はボールエンドミルの曲率半径分だけ
工具をオフセットした状態で加工を行う為、この加工誤
差を考慮しなければならない上、工具の形状精度が被加
工対象物の仕上げ精度に大きく影響を及ぼす。一般的に
工具の回転中心軸がX−Y平面上にレイアウトされた場
合、工具の断面形状精度がそのまま加工精度に影響を与
えるという欠点を有している。第2に第3図に示すY軸
方向に加工ピッチをとっていくような加工方法において
は、この加工ピッチを小さくすることで面粗度の向上が
図れるわけだが、逆に加工に要する時間がその分長くな
ってしまうという問題点を有する。 また、熱成形法においては、まず第1に被加工対象物
の機種毎にその基となる型が必要となるため、型在庫が
膨大な数になるとともに、型の保管スペースが必要とな
る。第2に被加工対象物を作製するまでに型を作製する
工程が必要となり2工程要することで加工コストが高く
なるうえ、試作から最終製品を得るまでの期間が長くな
るという問題点を有する。更には第3として、型作製時
の形状誤差の他に実加工時の転写誤差が加わることで累
積誤差を生じるという問題点を有する。 そこで、本発明はこのような問題点を解決するための
もので、その目的とするところは所望の被加工対象物の
形状を数値情報として与え、かつ前記のような機械構成
による加工機械により、被加工対象物を面粗度の小さ
い、高い形状精度をもった非球面形状に短時間に加工す
る加工機械を提供するところにある。 [課題を解決するための手段] 本発明の非球面加工機械は、円盤形加工工具4の円弧
状側面を用いて被加工対象物1を非軸対称の非球面形状
に加工することのできる非球面加工機械であって、 A)Z軸6を回転中心軸として前記被加工対象物1を回
転させることができる被加工対象物回転手段7、 B)Z軸6の所定の径方向のY軸に直交し、かつX軸と
平行ないし任意の角度をもって配置できる回転中心軸11
で前記加工工具4を回転させることのできる加工工具回
転手段5、 C)前記被加工対象物1と前記加工工具4との相対位置
を、Z軸に沿って、変化させることができる軸方向相対
位置変化手段3、 D)前記被加工対象物1と前記加工工具4との相対位置
を、Y軸に沿って、変化させることができる径方向相対
位置変化手段2、並びに E)前記X軸、Y軸及びZ軸が相互に直交し、 F)前記被加工対象物回転手段7、前記軸方向相対位置
変化手段3及び前記径方向相対位置変化手段2、を同期
して動作させることによって、前記被加工対象物1と前
記加工工具4との相対位置を制御することができる制御
装置、を備えたことを特徴とする。 [実施例] 以下、本発明の詳細を実施例をもとに説明する。最初
に本発明による非軸対称型非球面加工機械の構成を図に
より説明する。 第1図(a)は本発明による非軸対称型非球面加工機
械の上面図であり、第1図(b)は同側面図、また第1
図(c)は同正面図である。 第1図(a)、第1図(b)および第1図(c)におい
て、被加工対象物1は、Yテーブル2およびZテーブル
3上に設けられた被加工対象物回転軸6に保持具10を介
して取り付けられており、これは被加工対象物駆動手段
7により、第1図(a)および第1図(b)中に示され
るZ軸を中心に第1図(c)中のθ座標軸方向に連続し
て回転する。また、8はYテーブル駆動手段、9はZテ
ーブル駆動手段である。 工具4は工具回転駆動手段5により回転し、その回転中
心軸11はX軸と平行ないしは任意の角度をもって配置で
きる構造である。但し、工具回転中心軸11はY軸に直交
している。 次に、被加工対象物1の3次元形状データから各加工
点における法線ベクトルを求め、この法線ベクトルの3
次元成分を2次元成分に規格化し、この2次元成分から
NC制御のための加工データを作成する。 前記の構成のYテーブル2、Zテーブル3および被加
工対象物回転軸6を前記加工データをもとにNC制御によ
り同期させることで被加工対象物1を非軸対称非球面形
状に加工することが可能となる。 即ち、第4図の本発明の非球面加工機械の加工原理を
説明する概念図を用いて説明すると、被加工対象物1は
被加工対象物回転手段7によってZ軸(第1の軸)6を
回転中心として回転する。また、被加工対象物1は、軸
方向相対位置変化手段(Zテーブル)3でZ軸に沿って
移動すると共に、径方向相対位置変化手段(Yテーブ
ル)2でY軸(第3の軸)に沿って移動する。一方、加
工工具4はX軸に沿った工具回転中心軸11(第2の軸)
を中心に回転し、その位置は固定されている。軸方向相
対位置変化手段(Zテーブル)3でZ軸(第1の軸)に
沿って被加工対象物1の移動を制御して被加工対象物1
と加工工具4との相対位置を変化させることによって、
被加工対象物1の加工深さを制御できる。また、径方向
相対位置変化手段(Yテーブル)2でY軸(第3の軸)
に沿って被加工対象物1の移動を制御して被加工対象物
1と加工工具4との径方向の相対位置を変化させること
によって、被加工対象物1の径方向の加工を制御でき
る。 本願発明では、これらの被加工対象物回転手段7、軸
方向相対位置変化手段3及び径方向相対位置変化手段2
を同期して動作させるものである。即ち、被加工対象物
1の回転角度にZ軸方向とY軸方向の移動が同期するも
ので、言い換えれば被加工対象物1の回転角度に応じて
被加工対象物が前後左右に移動する。これによって、加
工工具4で被加工対象物1を例えば多焦点レンズ面のよ
うな非軸対称の非球面形状に加工できるものである。 上述の説明では加工工具4を固定し、Z軸方向とY軸
方向の移動は、被加工対象物1の移動を制御している
が、加工工具4を同じように被加工対象物1の回転に同
期させてZ軸方向、Y軸方向に移動を制御しても同様の
効果が得られる。 ここで、工具4は加工能率の向上と工具の摩耗による
工具先端形状の変化が加工精度に影響を与えないという
利点を得るために、第1図(a)、第1図(b)および
第1図(c)に示すように工具回転中心軸11はX軸と平
行ないしは任意の角度をもち、また工具回転中心軸11は
Y軸に直交するように配置されている。 また、工具または被加工対象物がX軸方向に可動な構
造とし、これをNC制御する事も可能である。この場合、
X軸方向の加工原点合わせが簡略化できるという効果の
ほか、これを応用して加工の自由度の向上を図るという
効果が期待できる。 [発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、まず第1に高精
度、かつ短時間に被加工対象物を非球面形状に加工する
ことが可能となり、また第2に所望の非球面形状を従来
の型の代わりに数値情報として与え、これを基に前記加
工機械により被加工対象物の加工を行うことで、型を保
有する必要がなくなり、しかも型作製工程を廃止した結
果、加工コストがなくなる上、最終製品を得るまでの期
間の短縮が図られるという効果が有り、更には数値情報
から被加工対象物を直接加工することで累積誤差をなく
すことが可能となった為、精度の安定した生産が期待で
きるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図(a)は本発明の非軸対称型非球面加工機械の上
面図。 第1図(b)は本発明の非軸対称型非球面加工機械の側
面図。 第1図(c)は本発明の非軸対称型非球面加工機械の正
面図。 第2図は従来の加工の一つであるNCフライス盤による金
型加工を示す概略図。 第3図は従来の加工の一つである熱成形法による加工を
示す概略図。 第4図は本発明の加工機械の加工動作を説明する概念図
である。 1……被加工対象物 2……Yテーブル 3……Zテーブル 4……工具 5……工具回転駆動手段 6……被加工対象物回転軸 7……被加工対象物駆動手段 8……Yテーブル駆動手段 9……Zテーブル駆動手段 10……保持具 11……工具回転中心軸 21……被加工対象物 22……ボールエンドミル 31……上型 32……下型 33……被加工対象物の原料
フロントページの続き (72)発明者 宮沢 信 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−104536(JP,A) 特開 昭61−8271(JP,A) 特開 昭61−8202(JP,A) 特開 昭61−71901(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23B 5/00 - 5/48 B24B 13/00,13/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】円盤形加工工具の円弧状側面を用いて被加
    工対象物を非軸対称の非球面形状に加工することのでき
    る非球面加工機械であって、 A)Z軸を回転中心軸として前記被加工対象物を回転さ
    せることができる被加工対象物回転手段、 B)Z軸の所定の径方向のY軸に直交し、かつX軸と平
    行ないし任意の角度をもって配置できる回転中心軸で前
    記加工工具を回転させることのできる加工工具回転手
    段、 C)前記被加工対象物と前記加工工具との相対位置を、
    Z軸に沿って、変化させることができる軸方向相対位置
    変化手段、 D)前記被加工対象物と前記加工工具との相対位置を、
    Y軸に沿って、変化させることができる径方向相対位置
    変化手段、並びに E)前記X軸、Y軸及びZ軸が相互に直交し、 F)前記被加工対象物回転手段、前記軸方向相対位置変
    化手段及び前記径方向相対位置変化手段、を同期して動
    作させることによって、前記被加工対象物と前記加工工
    具との相対位置を制御することができる制御装置、を備
    えたことを特徴とする非球面加工機械。
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