JP7359425B2 - Aspherical convex lens processing system - Google Patents
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本発明は、レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより非球面を含むレンズ面の研削加工を行う非球面凸レンズの加工システムに関する。 The present invention relates to an aspherical convex lens processing system that grinds a lens surface including an aspherical surface by pressing a rotating grindstone against a lens workpiece.
従来、光学レンズを製造(加工)するに際しては、レンズ用ワークに対して、回転する
砥石等の研削具(研磨具を含む)を圧接することによりレンズ面の研削加工(研磨加工を含む)を行う研削装置(研磨装置を含む)を用いており、この種の研削装置としては、例えば、特許文献1に開示される研磨装置が知られている。
Conventionally, when manufacturing (processing) optical lenses, the lens surface is ground (including polishing) by pressing a rotating grindstone or other grinding tool (including polishing tools) against the lens workpiece. A grinding device (including a polishing device) is used to carry out this process, and as this type of grinding device, for example, the polishing device disclosed in
同文献1に開示される研磨装置は、多様な外形形状の光学素子を単一の研磨装置で高精度に研磨することが可能な研磨技術の提供を目的としたものであり、具体的には、研磨皿を支持して揺動可能に設けられた下軸ユニットと、この下軸ユニットに対向し、レンズホルダーを介して被加工レンズを支持して揺動可能に設けられた上軸ユニットと、上軸ユニットに対して揺動変位および揺動平面に直交する方向の直線変位を与える直進軸を備え、被加工レンズの形状仕様に応じて、研磨皿と被加工レンズを摺動させる下軸ユニットおよび上軸ユニットの揺動角度および揺動面に直交する方向の直線変位を組合わせることで、1台の研磨装置で多様に形状仕様の被加工レンズの研磨加工が可能になるように構成したものである。
The polishing device disclosed in
しかし、上述した従来におけるレンズの加工システムに使用する研削装置は、次のような問題点があった。 However, the grinding device used in the conventional lens processing system described above has the following problems.
即ち、この種の研削装置は、研削手段として、回転する砥石等の研削具が用いられるが、研削具の研削面(研磨面を含む)は使用とともに減耗するため、研削面に変形を生じる問題がある。このような減耗による変形は、研削能力自体を直ちに低下させるものではないが、レンズの加工システムに使用する観点からは、レンズの研削精度(加工精度)を直ちに低下させてしまう問題を生じる。 That is, in this type of grinding device, a grinding tool such as a rotating whetstone is used as a grinding means, but the grinding surface (including the polishing surface) of the grinding tool wears out with use, resulting in the problem of deformation of the grinding surface. There is. Such deformation due to wear does not immediately reduce the grinding ability itself, but from the viewpoint of use in a lens processing system, it causes a problem that immediately reduces the grinding accuracy (processing accuracy) of the lens.
特に、カメラ等の光学機器に使用する非球面レンズは、時代の進歩とともに、小型化を含む高精度化及び高品質化が要求されるため、砥石等における研削面の減耗問題は、高性能及び高精密レンズを得る観点からは無視できない重要な解決課題となるが、従来においては、砥石等における研削面の減耗対策を図ることにより、非球面レンズの加工時における十分な高精度化及び高品質化を実現するための研削装置(加工システム)は何ら提供されていないのが実情である。 In particular, with the advancement of the times, aspheric lenses used in optical equipment such as cameras are required to have higher precision, including miniaturization, and higher quality. This is an important problem to be solved from the perspective of obtaining high-precision lenses, but in the past, it was possible to achieve sufficient precision and high quality when processing aspherical lenses by taking measures against wear and tear on the grinding surface of grinding wheels, etc. The reality is that no grinding equipment (processing system) is provided to achieve this.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した非球面凸レンズの加工システムの提供を目的とするものである。 The present invention aims to provide a processing system for an aspherical convex lens that solves the problems existing in the background art.
本発明に係る非球面凸レンズの加工システム1は、上述した課題を解決するため、レンズ用ワークWに対して回転する砥石2…を圧接することにより当該レンズ用ワークWにおける非球面を含むレンズ面Wfの研削加工(研磨加工を含む)を行うシステムを構成する
に際して、レンズ用ワークWの被研削部Psに対して、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含むとともに、平面Afに形成した研削面2s…を有する砥石2…を圧接してレンズ用ワークWのレンズ面Wfに対する研削加工を行う研削機構部Msと、レンズ用ワークWの中心線Lb上に選定するとともに、位置を変更可能な所定の支点位置Pcを中心に、当該レンズ用ワークWにおける回転する研削面2s…の径方向Fd又はこの径方向Fdの直角方向に対して所定の距離Lofだけオフセットした径方向Fdに対する平行方向Fdpに設定することにより研削面2s…の面方向Ffへ相対的に旋回変位させるワーク旋回機構部Mpと、砥石2…を、この砥石2…の回転軸方向Frに移動させる砥石移動機構部Mmと、レンズ用ワークWを、中心線Lbを中心に回転させる回転制御を行うとともに、ワーク旋回機構部Mpに対する旋回角度制御処理を行い、かつ砥石移動機構部Mmに対する位置制御処理を行うシステムコントローラMcとを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an aspherical convex
このような本発明に係る非球面凸レンズの加工システム1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the aspherical convex
(1) レンズ用ワークWの被研削部Psに、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含む研削面2s…を有する砥石2…を圧接し、レンズ用ワークWの中心線Lb上における選定した所定の支点位置Pcを中心に、当該レンズ用ワークWに対して、研削面2s…の面方向Ffへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石2…に対して、回転軸方向Frにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークWのレンズ面Wfに対する研削加工を行うようにしたため、砥石2…の使用により生じる研削面2s…の減耗を大幅に低減できる。これにより、当該研削面2s…の変形による加工精度への悪影響も大きく低減し、レンズに対する研削精度を飛躍的に高めることができる。特に、時代の進歩とともに要求されるカメラ等の光学機器に使用する非球面レンズ(非球面凸レンズ)に対する小型化を含む高精度化及び高品質化の要求にも十分に応えることができる。
(1) A
(2) レンズ用ワークWに対して、中心線Lbを中心に回転させる回転制御を行うため、レンズ用ワークWにおける被研削部Psを、旋回変位と同時に周方向へ変位させることができる。これにより、レンズ用ワークWの研削加工に係わる更なる均質化及び効率化に寄与できる。 (2) Since the lens workpiece W is rotated around the center line Lb, the ground portion Ps of the lens workpiece W can be displaced in the circumferential direction at the same time as the rotational displacement. This can contribute to further homogenization and efficiency in the grinding process of the lens workpiece W.
(3) 旋回角度制御処理により旋回変位する面方向Ffを、回転する研削面2sの径方向Fd,又はこの径方向Fdの直角方向に対して所定の距離Lofだけオフセットした径方向Fdに対する平行方向Fdpに設定したため、面方向Ffを、径方向Fdのみならず、オフセットした平行方向Fdpにも旋回変位可能にし、減耗態様をよりランダム化及び分散化することができる。これにより、レンズ用ワークWの研削処理に係わる更なる高精度化及び均質化に寄与できるとともに、他方、幅の狭いリング端面Arによる研削面2sも利用可能にすることができる。
(3) The surface direction Ff that is turned and displaced by the turning angle control processing is set in the radial direction Fd of the rotating
(4) 砥石2…に、平面Afに形成した研削面2s…を有する砥石を用いたため、シンプル形状の砥石を利用できる。これにより、平面Afの場合、部品面及び制御面の観点から、コストパフォーマンスの高い加工システム1を容易に構築することができる。
(4) Since the
(5) レンズ用ワークWの中心線Lb上における所定の支点位置Pcを変更可能に構成したため、レンズ用ワークW(又は砥石2)を相対的に旋回変位させる旋回角度範囲及び砥石2(又はレンズ用ワークW)の回転軸方向Frにおける位置の変位範囲を臨機応変に設定可能にすることができる。これにより、加工対象となるレンズの大きさや形状等にマッチングする最適な加工システム1を構築することができる。
(5) Since the predetermined fulcrum position Pc on the center line Lb of the lens work W is configured to be changeable, the rotation angle range and the whetstone 2 (or the lens The displacement range of the position of the workpiece W) in the rotation axis direction Fr can be set flexibly. Thereby, it is possible to construct an
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
まず、本実施形態に係る非球面凸レンズの加工システム1のシステム構成について、図1(a)及び図5を参照して説明する。
First, the system configuration of an aspherical convex
例示する加工システム1は、図5に示すように、大別して、機械系ユニット部20と電気系ユニット部50からなる基本的な構成を備える。
As shown in FIG. 5, the illustrated
機械系ユニット部20において、21は固定されたベースフレームであり、起立したベースフレーム21の前面部21fに、各機構部、即ち、研削機構部Ms,ワーク旋回機構部Mp,及び砥石移動機構部Mmをそれぞれ配設する。
In the
研削機構部Msは、電動モータ等を用いた回転駆動部24を備え、この回転駆動部24は、ベースフレーム21とは別体のサブフレーム25により支持される。回転駆動部24からは下方へ回転出力軸24sが突出し、この回転出力軸24sの下端に、砥石ホルダ26の上面中心部を固定する。そして、この砥石ホルダ26の下面に、偏平円柱状に形成した砥石2の上端面を取付ける。例示の場合、砥石ホルダ26の中心位置に設けたボルト・ナット部26cにより、砥石2の中心に有する取付孔2hを固定している。なお、砥石2は、研削機能及び研磨機能の双方の機能を備える概念であり、研削機能のみに限定されるものではない。
The grinding mechanism section Ms includes a
これにより、図1(a)に示すように、砥石2の下端面は、水平方向に平面Afとなる円形(リング形)の研削面2sとして機能するため、回転駆動部24の作動により、当該研削面2sは、中心線Laを中心にして概ね1000rpm前後の回転速度になるように回転制御される。このように、砥石2…として、平面Afに形成した研削面2s…を有する砥石を用いれば、シンプル形状の砥石を利用できるため、部品面及び制御面の観点から、コストパフォーマンスの高い加工システム1を容易に構築することができる。したがって、この研削機構部Msは、図1(a)に示すレンズ用ワークWの被研削部Psに対して、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含む研削面2sを有する砥石2を備えるため、この砥石2の研削面2sを、レンズ用ワークWに圧接してレンズ面Wfに対する研削加工を行うことができる。
As a result, as shown in FIG. 1(a), the lower end surface of the grinding
砥石移動機構部Mmは、例示の場合、ボールねじ機構27と、ベースフレーム21の前面部21fに固定した電動モータ等を用いた回転駆動部28を備えて構成する。ボールねじ機構27は、鉛直方向の軸心を有するスクリュ部29sに螺合したボールナット部29nを備え、このボールナット部29nを、回転駆動部28により回転駆動可能にするとともに、スクリュ部29sの下端に、前述したサブフレーム25の上端に固定する。また、スクリュ部29sの左右両サイドには、リニアガイド30,31を配設する。各リニアガイド30,31は、スクリュ部29sに対して平行に配した左右一対のガイドシャフト30g,31gと、各ガイドシャフト30g,31gにスライド自在に配したスライダ30s,31sを備え、各スライダ30s,31sは、それぞれサブフレーム25の左右部位に固定する。
In the case of illustration, the grindstone moving mechanism section Mm includes a
これにより、回転駆動部28の作動により、スクリュ部29sはガイドシャフト30g,31gに沿って昇降するとともに、スクリュ部29sに固定したサブフレーム25により砥石2も昇降移動する。即ち、砥石2に対して、図1(a)に示す回転軸方向Frの移動(昇降)制御及び位置制御を行うことができる。
As a result, the
ワーク旋回機構部Mpは、電動モータ及び減速機等により構成した旋回駆動部35を備える。この旋回駆動部35の旋回出力軸35sは水平方向となる。また、この旋回出力軸35sには、回転駆動部36の下端部を固定する。この回転駆動部36の回転出力軸36sは、旋回出力軸35sに対して直角方向に突出し、この回転出力軸36sの先端にはワークセット部37を固定する。このワークセット部37の上面には、被加工対象となるレンズ用ワークWを位置決めして固定することができる。本実施形態におけるレンズ用ワークWは、最終製品となる非球面凸レンズGの加工用であり、ワーク素材は、ガラス素材であってもよいし、プラスチック素材であってもよく、その素材の種類は問わない。
The workpiece turning mechanism section Mp includes a
これにより、回転駆動部36の作動により、レンズ用ワークWは、中心線Lbを中心にして概ね50-100rpm程度の回転速度になるように回転制御される。このように、レンズ用ワークWに対して、中心線Lbを中心に回転させる回転制御を行えば、レンズ用ワークWにおける被研削部Psを、旋回変位と同時に周方向へ変位させることができるため、レンズ用ワークWの研削加工に係わる更なる均質化及び効率化に寄与できる。
Thereby, the rotation of the lens work W is controlled to rotate around the center line Lb at a rotational speed of about 50 to 100 rpm by the operation of the
また、回転出力軸36sが鉛直方向上方に起立した角度では、ワークセット部37のセット面は水平に位置する。したがって、この位置においては、図1(a)及び図5に示すように、砥石2を下降させた際には、研削面2sがワークセット部37のセット面にセットしたレンズ用ワークWの上面に当接(圧接)する。この場合、レンズ用ワークWの中心位置(被研削部Ps)は、円形(リング形)となる研削面2sの中心寄りに当接する。そして、この位置から、旋回駆動部35を作動させれば、レンズ用ワークWは、当該レンズ用ワークWの中心線Lb上における所定の位置に設定した支点位置Pc(図1(a)参照)を中心に、当該レンズ用ワークWを研削面2sの面方向Ffへ相対的に旋回変位(旋回制御)することができる。例示の場合、支点位置Pcは、旋回出力軸35s上に位置し、この旋回方向は、砥石2の研削面2sにおける径方向Fdとなる(図4(a)参照)。なお、図5中、仮想線で示すレンズ用ワークWは、水平位置から所定角度だけ旋回した状態を示している。
Furthermore, at the angle at which the
一方、電気系ユニット部50は、図5に示すシステムコントローラMcを備え、このシステムコントローラMcは、コントローラユニット51とこのコントローラユニット51の出力部に接続した駆動ドライバ52を備える。このシステムコントローラMcは、コンピュータ処理機能を有するCPU等のハードウェアにより構成するシステムコントローラ本体55を備えるとともに、このシステムコントローラ本体55に付属するメモリ56を備える。メモリ56は、シーケンス制御処理を含む各種制御処理を実行する制御プログラム(ソフトウェア)を格納するプログラムエリア56pを有するとともに、データベースを含む各種データ類を書込み可能なデータエリア56dを有する。
On the other hand, the electrical
したがって、プログラムエリア56pには、本実施形態に係る加工システム1を機能させるための制御プログラム(シーケンス制御プログラム)、即ち、レンズ用ワークWの被研削部Psに、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含む研削面2s…を有する砥石2…を圧接し、レンズ用ワークWの中心線Lb上における選定した支点位置Pcを中心に、当該レンズ用ワークWに対して、研削面2s…の面方向Ffへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石2…に対して、回転軸方向Frにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークWのレンズ面Wfに対する研削加工を行う一連の制御処理を実行することができる。
Therefore, in the program area 56p, there is a control program (sequence control program) for functioning the
また、システムコントローラ本体55には、各種表示を行うディスプレイ57を接続するとともに、このディスプレイ57には各種設定及び/又は入力等を行うことができるタッチパネル57pが付属する。さらに、システムコントローラ本体55には駆動ドライバ52を接続するとともに、この駆動ドライバ52には、前述した、回転駆動部24,回転駆動部28,旋回駆動部35,及び回転駆動部36をそれぞれ接続する。これにより、システムコントローラ本体55から、駆動ドライバ52に対して、各種設定に基づく制御指令信号Dcを付与するとともに、駆動ドライバ52は、制御指令信号Dcに基づいて、回転駆動部24,回転駆動部28,旋回駆動部35,及び回転駆動部36をそれぞれ駆動制御することができる。
Further, a
次に、このように構成する加工システム1を用いた非球面凸レンズGの加工方法について、図1-図5を参照して説明する。
Next, a method of processing the aspherical convex lens G using the
最初に、同加工方法の原理について、図1(a)を参照して説明する。なお、図1(a)は、図5に示した加工システム1に対応する原理を示したものである。この場合、レンズ用ワークWが旋回する中心となる所定の支点位置Pcは選定可能であるため、砥石2の回転軸方向Frにおける研削面2sの位置を「0」とした場合、図1(a)における支点位置Pcは、「正」側に位置するものとする。
First, the principle of the processing method will be explained with reference to FIG. 1(a). Note that FIG. 1(a) shows the principle corresponding to the
この加工システム1による加工方法は、第一の制御処理として、レンズ用ワークWの被研削部Psに、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含む研削面2s…を有する砥石2…を圧接し、レンズ用ワークWの中心線Lb上における選定した支点位置Pcを中心に、当該レンズ用ワークWに対して、研削面2s…の面方向Ffへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、第二の制御処理として、旋回角度制御処理と同時に、砥石2…に対して、回転軸方向Frにおける位置制御処理を行う。
The processing method by this
したがって、今、被研削部Psの座標、即ち、加工座標を(xp,yp,zp)とし、この位置から、支点位置Pcを中心にα〔deg〕だけ旋回することにより、(xp′,yp,zp′)の加工座標の被研削部Ps′に変位した場合、ypは変動しないため、次の関係式[数1]が成立する。この場合、砥石2のZ軸方向の移動量はzp′-Zc=dとなる。
Therefore, now, let the coordinates of the part to be ground Ps, that is, the machining coordinates, be (xp, yp, zp), and by turning from this position by α [deg] around the fulcrum position Pc, (xp', yp , zp'), the following relational expression [Equation 1] holds true since yp does not change. In this case, the amount of movement of the
また、非球面を求める式は、次の[数2]で表される。[数2]において、Co=1/Ro(Roは頂点Ppの曲率半径),Kはコーニック係数,AはN次(4次,6次…)の非球面係数を示す。 Further, the formula for determining the aspherical surface is expressed by the following [Equation 2]. In [Equation 2], Co=1/Ro (Ro is the radius of curvature of the vertex Pp), K is a conic coefficient, and A is an N-order (fourth-order, sixth-order, etc.) aspheric coefficient.
法線Lnの角度α〔deg〕は、tanα=dz/dxとなるため、加工システム1には、所望のピッチp1,p2…を設定し、(x1,z1,α1),(x2,z2,α2)…を算出するとともに、[数1]に基づいて、dを算出し、(αK,dK)のペアデータを設定すれば、加工システム1による目的の非球面凸レンズGを得るためのレンズ加工を行うことができる。
Since the angle α [deg] of the normal Ln is tanα=dz/dx, the desired pitches p1, p2, etc. are set in the
一方、図1(a)は、砥石2の回転軸方向Frにおける研削面2sの位置を「0」として、レンズ用ワークWの旋回する支点位置Pcを、「正」側に設定した場合を示したが、図1(b)は、「負」側に設定した場合、また、図1(c)は「0」に設定した場合をそれぞれ示している。さらに、図2は、レンズ用ワークWの支点位置Pc(Zc)を複数の異なるパラメータとした場合、即ち、Zcを、「-10.0mm」,「0.0mm」,「12.0mm」,「22.0mm」,「60.0mm」に設定したときのレンズ用ワークWの旋回角度α〔deg〕に対する被研削部の位置Xp〔mm〕の特性図を示すとともに、図3は、レンズ用ワークWの支点位置Pc(Zc)を複数の異なるパラメータとした場合、即ち、Zcを、「-10.0mm」,「0.0mm」,「12.0mm」,「22.0mm」,「60.0mm」に設定したときの旋回角度〔deg〕に対する砥石2の回転軸方向における研削面2sの位置(移動量)d〔mm〕の特性図を示す。
On the other hand, FIG. 1(a) shows a case where the position of the grinding
また、支点位置Pcは任意に選定することができるとともに、必要に応じて、旋回出力軸35sに対する直角方向位置を調整可能に構成するなどにより、支点位置Pcを変更することができる。このように、レンズ用ワークWの中心線Lb上における所定の支点位置Pcを変更可能に構成すれば、レンズ用ワークWを相対的に旋回変位させる旋回角度範囲及び砥石2の回転軸方向Frにおける位置の変位範囲を臨機応変に設定可能になるため、加工対象となるレンズの大きさや形状等にマッチングする最適な加工システム1を構築することができる。
Further, the fulcrum position Pc can be arbitrarily selected, and can be changed as necessary by making the position perpendicular to the
他方、図1(a),(b),(c)の場合、支点位置Pcは、図5に示す旋回出力軸35s上に位置するとともに、この旋回方向は、砥石2の研削面2sにおける径方向Fdを想定している。即ち、図4(a)に示す径方向Fdを想定している。これに対して、径方向Fdに対してオフセットした平行方向Fdpに旋回させることもできる。具体的には、図4(b)に示すように、旋回変位する面方向Ffを、径方向Fdの直角方向に対して所定の距離Lofだけオフセットした径方向Fdに対する平行方向Fdpに設定することもできる。このような平行方向Fdpに設定すれば、面方向Ffを、径方向Fdのみならず、オフセットした平行方向Fdpにも旋回変位可能になるため、減耗態様をよりランダム化及び分散化することができる。これにより、レンズ用ワークWの研削処理に係わる更なる高精度化及び均質化に寄与できるとともに、他方、幅の狭いリング端面Arによる研削面2sも利用可能にすることができる。図4(c)は、このようなリング端面Arに適用した場合を示している。
On the other hand, in the case of FIGS. 1(a), (b), and (c), the fulcrum position Pc is located on the
次に、本実施形態に係る加工システム1を用いた非球面凸レンズGの加工方法について、各図を参照しつつ図6に示すフローチャートに従って説明する。
Next, a method for processing the aspherical convex lens G using the
まず、加工システム1においては、システムコントローラMcを用いて、加工して得る目的の非球面凸レンズGに係わる加工座標を設定する(ステップT1)。また、各加工座標における加工量を設定する(ステップT2)。即ち、前述した(αK,dK)をペアデータとして設定する。
First, in the
一方、レンズ用ワークWを用意し、ワークセット部37にセットする(ステップS1)。そして、不図示のスタートキーをONにする(ステップS2)。これにより、旋回駆動部35に対する旋回角度制御処理により、レンズ用ワークWは、設定された最初の加工座標に位置制御されるとともに、回転駆動部28に対する回転軸方向Frの位置制御処理により、砥石2がホームポジションから下降する(ステップS3)。また、回転駆動部24が駆動制御され、砥石2は、設定された回転速度により回転するとともに、回転駆動部36が駆動制御され、レンズ用ワークWは、設定された回転速度により回転する(ステップS4,S5)。そして、上述した回転駆動部28に対する駆動制御、即ち、砥石2に対する回転軸方向Frの位置制御処理により、設定された加工量だけ研削処理が行われる。
On the other hand, a lens work W is prepared and set in the work setting section 37 (step S1). Then, a start key (not shown) is turned on (step S2). As a result, the position of the lens work W is controlled to the set initial machining coordinates by the rotation angle control process for the
この後、設定された加工量だけ研削が行われたなら、旋回駆動部35に対する旋回角度制御処理により、次に設定された加工座標が研削されるように、レンズ用ワークWは、次の設定された加工座標に旋回変位する(ステップS6)。そして、次の加工座標となる被研削部Psの研削処理が行われ、設定された加工量だけ研削が行われように、回転駆動部28が駆動制御され、砥石2に対する回転軸方向Frの位置制御処理が行われる(ステップS7)。
After that, when the set machining amount has been grinded, the lens workpiece W is moved to the next setting so that the next set machining coordinate is ground by the turning angle control process for the turning
この加工座標における設定された加工量の研削処理が行なわれたなら、旋回駆動部35に対する旋回角度制御処理により、次に設定された加工座標が研削されるように、レンズ用ワークWは、次の設定された加工座標に旋回変位するとともに、設定された加工量だけ研削が行われように、回転駆動部28が駆動制御され、砥石2に対する回転軸方向Frの位置制御処理が行われる(ステップS8,S4,S5,S6,S7)。
Once the set machining amount has been grinded at this machining coordinate, the lens workpiece W is moved to the next position by the rotation angle control process for the
以上の制御処理は、シーケンス制御処理プログラムに沿って順次行われ、最終の加工座標まで研削したなら研削処理(加工処理)が終了する(ステップS8)。そして、加工システム1に対する停止処理を行えば、砥石2は、ホームポジションに上昇する(ステップS9)。この後、加工されたレンズ用ワークW、即ち、加工された目的の非球面凸レンズGの取出しを行う(ステップS10)。
The above control processing is performed sequentially according to the sequence control processing program, and the grinding processing (machining processing) ends when the final processing coordinates are reached (step S8). Then, when the
よって、このような本実施形態に係る非球面凸レンズGの加工システム1によれば、レンズ用ワークWの被研削部Psに対して、当該被研削部Psの法線Lnに垂直な直線Lsを含むとともに、平面Afに形成した研削面2s…を有する砥石2…を圧接してレンズ用ワークWのレンズ面Wfに対する研削加工を行う研削機構部Msと、レンズ用ワークWの中心線Lb上に選定するとともに、位置を変更可能な所定の支点位置Pcを中心に、当該レンズ用ワークWにおける回転する研削面2s…の径方向Fd又はこの径方向Fdの直角方向に対して所定の距離Lofだけオフセットした径方向Fdに対する平行方向Fdpに設定することにより研削面2s…の面方向Ffへ相対的に旋回変位させるワーク旋回機構部Mpと、砥石2…を、この砥石2…の回転軸方向Frに移動させる砥石移動機構部Mmと、レンズ用ワークWを、中心線Lbを中心に回転させる回転制御を行うとともに、ワーク旋回機構部Mpに対する旋回角度制御処理を行い、かつ砥石移動機構部Mmに対する位置制御処理を行うシステムコントローラMcとを備えるため、基本的な効果として、砥石2…の使用により生じる研削面2s…の減耗を大幅に低減できる。これにより、当該研削面2s…の変形による加工精度への悪影響も大きく低減し、レンズに対する研削精度を飛躍的に高めることができる。特に、時代の進歩とともに要求されるカメラ等の光学機器に使用する非球面レンズ(非球面凸レンズ)に対する小型化を含む高精度化及び高品質化の要求にも十分に応えることができる。
Therefore, according to the
次に、本実施形態に係る非球面凸レンズGの加工システム1における変更例及び参考例について、図7(a)-(d)を参照して説明する。
Next, modifications and reference examples of the aspherical convex lens
図7(a)は、レンズ用ワークWと砥石2の基本動作を入れ替えた変更例を示す。即ち、レンズ用ワークWを旋回変位させることなく、支点位置Pcを中心にして、砥石2を旋回変位させる変更例を示す。この場合、レンズ用ワークW又は砥石2の回転軸方向における位置制御は、レンズ用ワークWを移動させる位置制御を行ってもよいし、或いは砥石2を移動させる位置制御を行ってもよい。この変更例の場合であっても、図1に示した基本の実施形態と同様の原理により実施することができる。
FIG. 7A shows a modification example in which the basic operations of the lens work W and the
一方、図7(b)-(d)は、いずれも砥石2の形状の参考例を示す。図7(b)は、円柱形の砥石2bを使用し、この砥石2bの円柱周面Apを研削面2sbとして用いる参考例を示す。この場合、研削面2sbは曲面となり、被研削部Psにおけるレンズ用ワークWに対しては凸曲面が接触するため、研削効率を高めることができる。図7(c)は、円錐部を有する砥石2cを使用し、この砥石2cのテーパ面Acを研削面2scとして用いる参考例を示す。この場合、研削面2scは、図7(b)と同様の曲面となるが、研削面2scが回転出力軸24sに対して任意の角度に設定できるため、設計自由度を高めることができる。図7(d)は、前述した図4(c)のリング端面Arを先端に有する円筒状の砥石2dを使用するとともに、加えて、このリング端面Arをテーパ凹面による研削面2sdとして形成した参考例を示す。したがって、図7(d)は、いわば、図4(c)のリング端面Arとテーパ凹面の複合形状として形態したものである。図7(d)の場合、被研削部Psにおけるレンズ用ワークWに対しては、図7(c)の場合と異なり、凹曲面が接触することになる。
On the other hand, FIGS. 7(b) to 7(d) all show reference examples of the shape of the
これらの参考例に示すように、砥石2に、円柱周面Ap,円錐面Ac,リング端面Arのいずれかに形成した研削面2sを有する砥石を用いれば、レンズの大きさや形状、更にはシステム全体の大きさや構成等の制約に対して、臨機応変に対応可能になるため、加工システム1に係わる設計自由度を高めることができる。前述した砥石2,2aをはじめ、上述した砥石2b,2c,2dは、一例として示したものであり、砥石2…の形状には、各種形状を適用することができる。なお、図7(a)-(d)において、図1と同一部分には、同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
As shown in these reference examples, if a
以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値,手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the preferred embodiments including modifications have been described in detail above, the present invention is not limited to such embodiments, and the present invention is not limited to the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical value, method, etc. Any changes, additions, or deletions may be made without departing from the gist of the invention.
例えば、本発明に係る加工システムは、非球面を含む凸レンズのレンズ面に対する研削加工に最適であるが、球面と非球面が混在するレンズ面及び球面のみによるレンズ面にも、もちろん利用可能である。また、本発明における「研削加工」には「研磨加工」も含む概念である。即ち、通常、砥石(研削具)は研削加工に用いられ、研磨加工には、遊離砥粒を含むスラリーを塗布したパッドが用いられるが、基本的な機能は同じになる。なお、砥石としては、ゴムボンド砥石も知られている。このゴムボンド砥石は、砥粒がボンド表面だけではなく、内部にも存在する弾性体の研削具あるが、このような研削具も本発明における砥石に含まれる概念である。さらに、砥粒をパッド表面に固定して研磨を行う方法も行われており、この方法は、遊離砥粒といえるものではなく、この弾性体パッドは、主に研磨加工を行う研磨具として用いられるが、このような研磨具も本発明における砥石に含まれる概念である。一方、加工システム1を構成する、研削機構部Ms,ワーク旋回機構部Mp,砥石移動機構部Mm及びシステムコントローラMcにおける細部の構成は、同一機能を発揮する各種構成により置換することができる。
For example, the processing system according to the present invention is most suitable for grinding the lens surface of a convex lens that includes an aspherical surface, but it can of course also be used for a lens surface that has a mixture of spherical and aspherical surfaces, or a lens surface that only has a spherical surface. . Furthermore, the concept of "grinding" in the present invention includes "polishing". That is, a whetstone (grinding tool) is normally used for grinding, and a pad coated with a slurry containing free abrasive grains is used for polishing, but the basic functions are the same. Note that as a grindstone, a rubber bond grindstone is also known. This rubber bond grindstone is an elastic grinding tool in which abrasive grains are present not only on the surface of the bond but also inside the bond, and such a grinding tool is also included in the concept of the grindstone in the present invention. Furthermore, there is also a method of polishing by fixing abrasive grains on the pad surface, but this method cannot be called free abrasive grains, and this elastic pad is mainly used as a polishing tool for polishing. However, such a polishing tool is also included in the concept of the grindstone in the present invention. On the other hand, the detailed configurations of the grinding mechanism section Ms, work rotation mechanism section Mp, grindstone moving mechanism section Mm, and system controller Mc that constitute the
本発明に係る非球面凸レンズの加工システムは、レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより、非球面を含む各種レンズ面の研削加工を行う際に利用することができる。 The aspherical convex lens processing system according to the present invention can be used to grind various lens surfaces including aspherical surfaces by pressing a rotating grindstone against a lens workpiece.
1:加工システム,2…:砥石,2s…:研削面,W:レンズ用ワーク,Wf:レンズ面,Ps:被研削部,Pc:支点位置,Ln:法線,Ls:法線に垂直な直線,Lb:レンズ用ワークの中心線,Lof:所定の距離,Ff:研削面の面方向,Fr:砥石の回転軸方向,Fd:研削面の径方向,Fdp:オフセットした径方向に対する平行方向,Ms:研削機構部,Mp:ワーク旋回機構部,Mm:砥石移動機構部,Mc:システムコントローラ,Af:平面 1: processing system, 2...: grindstone, 2s...: grinding surface, W: lens workpiece, Wf: lens surface, Ps: part to be ground, Pc: fulcrum position, Ln: normal line, Ls: perpendicular to the normal line Straight line, Lb: Center line of the lens workpiece, Lof: Predetermined distance, Ff: Planar direction of the grinding surface, Fr: Rotation axis direction of the grindstone, Fd: Radial direction of the grinding surface, Fdp: Parallel direction to the offset radial direction , Ms: Grinding mechanism section, Mp: Work rotation mechanism section, Mm: Grinding wheel movement mechanism section, Mc: System controller, Af: Plane
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