JPH01115557A - 成形レンズ用金型駒の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば樹脂あるいはガラス等の素材から光学
レンズを成形するときに用いられる成形レンズ用金型駒
の加工方法に関し、特に光学的球面の偏心精度が高い金
型駒が得られる加工方法に関する。

（従来の技術） 一般に、極めて高い球面精度が要求される光学レンズを
、例えば樹脂あるいはガラス等の素材から成形する際に
は、レンズの球面に対応した高精度の球面を有する金型
駒が使用されている。そして、金型駒の球面は研磨加工
によって仕上げられた表面精度の高い光学的球面である
とともに、球面の高い偏心精度が要求されており、この
要求を満足させるために各種の金型駒の加工方法が採用
されている。

従来のこの種の成形レンズ用金型駒の加工方法としては
、例えばステンレス鋼等の金属製丸棒を所定の長さに切
断し、第６．７図に示す形状に加工するものが知られて
いる。すなわち、第６図に示すように、所定の長さに切
断された金属製丸棒１を切削加工して図中力、右両端面
２．３および外周面４を形成し、右端面３と外周面４を
研磨加工して仕上げる。次いで、研磨仕上げされた外周
面４を基準として、すなわち外径基準により左端面２を
切削し、凹状球面５を形成した後に、凹状球面５を研磨
加工して光学的球面に仕上げる。さらに、右端面３から
タップ加工により雌ねじ部６を同様に外径基準で形成し
てＡタイプの金型駒７を加工を終了する。また、第７図
に示すように、別の形状のものとして、所定の長さに切
断された金属製丸棒１を切削加工して図中左側に小径の
円柱部８と右側の端部に大径の段付部９を形成し、同時
に左端面１０を切削加工する。さらに１、研磨加工によ
って円柱部８の外周面８　ａ　、段付部９の外周面９ａ
、段付部９の左側の段差面９ｂおよび段付部９の右側端
面９ｃを仕上げる。次いで、左端面１０に、第６図に示
す金型駒７と同様に、円柱部８の外周面８ａあるいは段
付部９の外周面９ａを基準として外径基準により左端面
１０を切削し、凹状球面１１を形成する。そして、凹状
球面１１を研磨加工により光学的球面に仕上げて、Ｂタ
イプの金型駒１２の加工を終了する。

ここで、第８図に基づき、上述のように加工、形成され
たＡタイプの金型駒７およびＢタイプの金型駒１２を使
用して樹脂製光学レンズを成形するレンズ成形装置につ
いて説明する。第８図において、１３はレンズ成形装置
１４の固定側金型部であり、固定側金型部１３に対向し
て可動側金型部１５が近接、離隔するよう設けられてい
る。固定側金型部１３および可動側金型部１５にはそれ
ぞれ当接面１３ａおよび１５ａが形成されており、可動
側金型部１５が固定側金型部１３に近接すると、当接面
１５ａおよび当接面１３ａが互いに当接し、密着する。

さらに、固定側金型部１３および可動側金型部１５には
それぞれ当接面１３ａおよび当接面１５ａを挟んで対向
し、前述した一対のＡタイプの金型駒７が嵌装される一
対の装着孔１６および１７が形成されており、装着孔１
６．１７はそれぞれ金型駒７が嵌挿される小径部１６ａ
、１７ａおよび固定治具１８．１９がそれぞれ嵌挿され
る大径部１６ｂ、１７ｂからなっている。装着孔１６の
小径部１６ａおよび装着孔１７の小径部１７ａに一対の
金型駒が凹状球面５を互いに対向させて嵌挿され、さら
に大径部１６ｂおよび大径部１７ｂに固定治具１８およ
び１９が嵌挿されて一対の金型駒７は固定治具１８．１
９を貫通し雌ねじ６に螺合する固定ビス２０゜２１によ
って固定治具１８および１９にそれぞれ一体的に連結支
持される。そして、装着孔１６の小径部１６ａ、大径部
１６ｂおよび装着孔１７の小径部１７ａ、大径部１７ｂ
の内周面はそれぞれ精度よく形成され、さらに、固定治
具１８．１９に連結、支持された金型駒７が装着孔１６
．１７にそれぞれ同軸で精度よく装着さるように、固定
治具１８．１９は共に複数のピン２２．２３によって位
置決めさている。同様に、固定側金型部１３および可動
側金型部１５の図中右側には、それぞれ当接面１３ａお
よび当接面１５ａを挟んで対向し、一対のＢタイプの金
型駒１２が嵌装される一対の装着孔２４および２５が形
成されており、装着孔２４．２５はそれぞれ金型駒１２
の円柱部８が嵌挿される小径部２４ａ、２５ａおよび段
付部９が嵌挿される大径部２４ｂ、２５ｂからなってい
る。これら装着孔２４．２５には一対の金型駒１２が凹
状球面１１を互いに対向させて嵌装され、さらに金型駒
１２が同軸で精度よく嵌装されるように、装着孔２４の
小径部２４ａ、大径部２４ｂおよび装着孔２５の小径部
２５ａ、大径部２５ｂの内周面は高精度に加工されてい
る。そして、可動側金型部１５の当接面１５ａには複数
のテーパ状の突起部１５ｂが形成されており、突起部１
５ｂは可動側金型部１５が固定側金型部１３に近接して
当接面１５ａが当接面１３ａに当接したときに、当接面
１３ａに形成された複数の凹部１３ｂに嵌挿され、固定
側金型部１３および可動側金型部１５に装着された金型
駒７のそれぞれの軸線Ｘ、−Ｘ、およびＸ２−Ｘ２が同
一軸線上にあるように、また、固定側金型部１３および
可動側金型部１５に装着された金型駒１２のそれぞれの
軸線Ｘｓ　　ＸａおよびＸａ　　Ｘｓが同一軸線上にあ
るように、突起部１５ｂは可動側金型部１５を位置決め
する。

可動側金型部１５が固定側金型部１３に近接して当接面
１５ａ、１３ａが互いに当接した可動側金型部１５およ
び固定側金型部１３の間には、一対の金型駒７の凹状球
面５および一対の金型駒１２の凹状球面１１によって、
成形される光学レンズと同形状のキャビティ２６および
２７が形成される。そして、これらキャビティ２６及び
２７はそれぞれスプルー２８に連通しており、図外の射
出ノズルからスプルー２８に溶融樹脂が射出されてキャ
ビティ２６．２７に充填され、キャビティ２６．２７と
同形の光学レンズが成形される。なお、２８および２９
はそれぞれ固定側金型部１３および可動用金型部１５の
背面（当接面１３ａ、１５ａの対向面）に固着された固
定板であり、固定板２８．２９は、固定側金型部１３お
よび可動側金型部１５に装着された固定治具１８．１９
の露出端面１８ａ、１９ａおよび金型駒１２の右側端面
９Ｃに当接してそれぞれ金型駒７および金型駒１２を固
定側金型部１３および可動側金型部１５に固定している
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の成形レンズ用金型駒の
加工方法においては、金型駒の外周面を切削、研磨仕上
げした欲に、外径基準で凹状球面を切削、研磨加工によ
って形成していたため、凹状球面の中心が金型駒の軸線
から偏心し、理想球面に対し軸および面の合成偏心が生
じて、成形された光学レンズの品質が低下するという問
題点があった。すなわち、第９図に示すように、金型駒
７の加工された外周面４の軸線Ｘ１−Ｘ５が図中仮想線
で示す金型駒７の理想的軸線Ｘ−Ｘに対して偏心量ΔＸ
だけ偏心し、さらに凹状球面５の切削用ツールが加工上
の軸線Ｘｓ　　Ｘｓ上の凹状球面５の中心Ｏを基準とし
て送りが掛けられるため、加工上の曲率半径Ｒ３が理想
的曲率半径Ｒに対して誤差を生じ、加工された凹状球面
５は軸偏心精度の悪い球面となる。また、第１０図に示
すように、加工された凹状球面５の中心０と凹状球面５
の円弧の中心Ｐを結ぶ直線Ｘ　ｂ　　Ｘ　ｈが金型駒７
の理想的軸線Ｘ−Ｘに対して偏心量θだけずれて凹状球
面５は面偏心精度の悪い球面となる。したがって、上述
のように固定側金型部１３、可動側金型部１５に形成さ
れ、金型駒７が嵌装される装着孔１６および装着孔１７
を精度よく加工しても金型駒７自身が有する凹状球面５
の軸および面の合成偏心精度が悪いので、成形されたレ
ンズの精度を向上して高品質の光学レンズを得ることが
できない。なお、上述の面偏心による偏心角θは一般に
１分程度である。

さらに、上述のような問題点を解決するために、金型駒
７の加工上の軸線Ｘｓ　　Ｘｓの精度を向上しようとす
ると、加工上繁雑な管理と、多くの加工手間が必要とな
って金型駒７の加工コストが高くなり、ひいては成形光
学レンズのコストを増加させるという問題点もあった。

なお、上述の問題点の提起に当たっては、Ａタイプの金
型駒７について説明したが、Ｂタイプの金型駒１２につ
いても同様であることは勿論である。

（発明の目的） そこで本発明は、金型駒の両端面に対向して一対の光学
的球面を形成し、これら球面に研磨加工機のベルホルダ
ーを当接し、挟持して金型駒の外周面を研磨加工するこ
とにより、レンズを成形する光学的球面の偏心精度を向
上するとともに金型駒の加工を簡略化して、成形光学レ
ンズを高品質化し、併せて光学レンズのコストを低減す
ることを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的達成するために、一端面に光学的球
面が形成され、円形の外周面を有する柱状の金型駒の他
端面に光学的球面を形成し、研磨加工機に同軸で対向し
て設けられた円筒状、かつ一対のベルホルダーのうち、
一方のベルホルダーの端面を金型駒の一端面に形成さた
光学的球面に当接させるとともに他方のベルホルダーの
端面を金型駒の他端面に形成された光学的球面に当接さ
せて一対のベルホルダーによって金型駒を挾持し、次い
で研磨加工機の砥石によって金型駒の外周面を研磨して
金型駒の一端面に形成さた光学的球面の偏心精度を向上
させるようにしたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第１．２図は本発明により加工された金型駒の形状を示
す図であり、第３〜５図は本発明を実施するための装置
の一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。

第１図において、３０は、従来例として第６図に示した
金型駒７と同様に円柱状に形成されたＡタイプの金型駒
であり、金型駒３０の一端面３１には凹状の光学的球面
３２が形成され、光学的球面３２は光学研磨加工によっ
て仕上げられている。金型駒３０は円形の外周面３３を
有し、外周面３３は切削加工によって仕上げられたもの
である。さらに、金型駒３０の他端面３４には光学的球
面３２と同形状で同軸上に凹状の光学的球面３５が形成
され、光学的球面３５も光学研磨加工によって仕上げら
れている。なお、光学的球面３５からタップ加工により
雌ねじ部３６が形成されていることは第６図の金型駒７
と同様である。また、第２図において、３７は、従来例
として第７図に示した金型駒１２と同様のＢタイプの金
型駒である。金型駒３７は、左端面１０に形成された凹
状球面が金型駒３７の一端面に形成され、光学研磨仕上
げされた光学的球面であり、円柱部８の外周面８ａおよ
び段付部９の外周面９ａが切削加工により仕上げられた
状態であり、また、金型駒３７の他端面である段付部９
の右側端面９Ｃに凹状球面１１と同形状で同軸上に凹状
の光学的球面３８が光学研磨仕上げされて形成されてい
ることを除いては、第７図の金型駒１２と同様である。

第３．４図において、３９および４０は研磨加工機４１
にそれぞれの端面３９ａおよび４０ａが互いに対向して
設けられた円筒状の一対のベルホルダーである。ベルホ
ルダー３９および４０の中心軸線は高精度で同軸上に配
設され、それぞれ図外の駆動機構によって互いに近接、
離隔することができる。そして、第３図において、一対
のベルホルダー３９．４０のうち一方のベルホルダー３
９の端面３９ａがベルホルダー３９．４００間に介装さ
れたＡタイプの金型駒３０の光学的球面３２に当接し、
また他方のベルホルダー４０の端面４０ａが金型駒３０
の光学的球面３５に当接してベルホルダー３９．４０は
金型駒３０を挾持し、金型駒３０が回転可能に芯出しさ
れる。一方、４２は研磨加工機４１に設けられ、例えば
ダイヤモンド等で形成された円形の砥石である。砥石４
２は中心を貫通する回転軸４３に固着され、回転軸４３
によって研磨加工機４１に回転自在に支持され、さらに
研磨加工機４１に設けられた図外の駆動機構により回転
軸４３を介して回転駆動される。また、砥石４２は金型
駒３０の外周面３３に当接、離隔可能であり、また、ベ
ルホルダー３９．４０の中心軸線に平行に移動可能に設
けられている。そして、砥石４２は、ベルホルダー３９
．４０に挟持、心出しされた金型駒３０の外周面３３に
回転しなから当接し、さらにベルホルダー３９．４０の
中心軸方向に移動して金型駒３０の外周面３３を研磨加
工することができる。また、第４図は、第２図に示すＢ
タイプの金型駒３７がベルホルダー３９．４０に挟持さ
れる状態を示す図であり、ベルホルダー３９の端面３９
ａが金型駒３７の一端面に形成された光学的球面である
凹状球面１１に当接し、ベルホルダー４０の端面４０ａ
が光学的球面３８に当接し、さらに砥石４２が外周面８
ａ、９ａ、段差面９ｂおよび右側端面９ｃを研磨加工す
ることを除いては第３図に示すＡタイプの金型駒３０の
場合と同様である。

次に、作用を説明する。

第３図において、Ａタイプの金型駒３０がベルホルダー
３９および４０の間に介装され、ベルホルダー３９．４
０が互いに近接してベルホルダー３９の端面３９ａが金
型駒３０の光学的球面３２に当接し、またベルホルダー
４０の端面４０ａが光学的球面３５に当接して金型駒３
０はベルホルダー３９および４０によって挟持、心出し
される。次いで、砥石４２が図外の駆動機構によって駆
動され、回転しながら金型駒３０の外周面３３に当接し
て金型駒３０の外周面３３が研磨加工さる。このとき、
金型駒３０が、砥石４２の回転により光学的球面３２と
ベルホルダー３９の端面３９ａおよび光学的球面３５と
ベルホルダー４０の端面４０ａの間に生じる摩擦力に打
勝ってベルホルダー３９．４０で心出しされた軸線の周
りに滑りながら回転する。上記摩擦力は、第５図に示す
ように、端面３９ａと光学的球面３２の接点Ｃ１を通る
光学的球面３２の接線Ａ−Ｂ及び端面４０ａと光学的球
面３５の接点Ｃ２を通る光学的球面３５の接ｖＡｃ−Ｂ
が挾む挟角α、すなわち光学的球面３２．３５とベルホ
ルダー３９．４０の接触角によって一義的にきめられる
。また、接触角αは光学的球面３２および３５それぞれ
の曲率半径Ｒ８とＲ２およびベルホルダー３９．４０の
それぞれの直径り、とＤ２によって決まるので、これら
から次式（１）によって誘導さるＺの値によってベルホ
ルダー３９および４０による金型駒３０の心出しの良否
が判定できる。すなわち、第５図において光学的球面３
２の中心０および光学的球面３２の弧の中心Ｐを通る金
型駒３０の理想的軸線Ｘ７　　Ｘ？がベルホルダー３９
．４０の中心軸線に対して偏心する程度をＺの値によっ
て判定することができる。

そして、Ｚ＞０．１５であればベルホルダー３９．４０
による金型駒３０の心出し状況は合格、０．１５＞Ｚ〉
０．１であればやや良好、Ｚ＜０．１であれば不合格と
することができる。したがって、設定された金型駒３０
のり、およびベルホルダー４０のＤｔに対応して、予め
、上記の合格条件を満足するＺの値が得られるようなＲ
１およびＲ２の値で光学的球面３２および３５を加工仕
上げておけばよい。例えば、Ｄ＝３０ｍｍ、　Ｄ、　＝
４０ｍｍの場合に、Ｒ＋　＝５０ｍｍ、　Ｒｚ　＝５０
ｍｍと設定して光学的球面３２および３５を加工仕上げ
しておけば、Ｚ＝０．７となり、ベルホルダー３９．４
０による金型駒３０の心出し状況は合格である。

上述のように、ベルホルダー３９および４０によって挟
持、心出しされた金型駒３０はレンズ成形用として使用
される光学的球面３２を基準とした軸線×７−Ｘ７の周
りに回転可能であり、外周面３３に回転しなから当接し
、ベルホルダー３９．４０の中心の軸線に平行に移動す
る砥石４２によって金型駒３０の外周面３３が研磨仕上
げされる。そして、加工終了後に光学的球面３２の偏心
精度の高い金型駒３０が得られる。なお、第２図に示す
Ｂタイプの金型駒３７の研磨加工については、第４図に
おいて砥石４２が外周面８ａ、９ａ、段差面９ｂおよび
右側端面９Ｃを研磨加工することを除いて、第３図に示
すＡタイプの金型駒３０の研磨加工と同様であることば
勿論である。

このように、本発明においては、金型駒３０　（あるい
は３７）の両端面に対向して一対の光学的球面を形成し
、これら球面に研磨加工機４１のベルホルダー３９．４
０の端面３９ａおよび４０ａを当接して、金型駒３０を
挟持して心出し、次いで金型駒３０の外周面を砥石４２
によって研磨加工している。このため、レンズを成形す
る光学的球面の軸偏心精度を向上して成形レンズの合成
偏心精度を向上することができる。また、金型駒３０を
ベルホルダー３９および４０で挾持するだけで研磨加工
することができるので、金型駒３０の加工を簡略化する
ことができる。

したがって、成形光学レンズを高品質化するとともに光
学レンズのコストを低減することができる。

なお、本実施例によれば、金型駒に形成された光学的球
面の軸偏心量は従来例の１／３以下であり、その結果、
成形された光学レンズの面偏心による偏心角θが、前述
の従来例においては１分程度であったものをその１／３
以下にすることができる。

（効果） 本発明によれば、金型駒の両端面に対向して一対の光学
的球面を形成し、これら球面に研磨加工機のベルホルダ
ーを当接し、挾持して金型駒の外周面を研磨加工してい
るので、レンズを成形する光学的球面の偏心精度を向上
するとともに金型駒の加工を簡略化することができる。

したがって、成形光学レンズを高品質化することができ
、さらに光学レンズのコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明による成形レンズ用金型駒の加工方
法によって加工された金型駒の形状を示す図であり、第
１図はそのＡタイプの金型駒の正面断面図、第２図はそ
のＢタイプの金型駒の正面断面図、第３〜５図は本発明
による成形レンズ用金型駒の加工方法を実施するための
装置の一実施例を示す図であり、第３．４図はそれぞれ
ＡタイプおよびＢタイプの金型駒を加工する場合の正面
要部断面図、第５図はその作用を示す正面断面図である
。第６．７図は従来の成形レンズ用金型駒の加工方法に
よって加工された金型駒の形状を示す図であり、第６図
はそのＡタイプの金型駒の正面断面図、第７図はそのＢ
タイプの金型駒の正面断面図、第８図は従来の成形レン
ズ用金型駒の加工方法によって加工された金型駒を使用
して光学レンズを成形するレンズ成形装置の正面断面図
であり、第９．１０図は従来の成形レンズ用金型駒の加
工方法によって加工された金型駒の軸偏心および面偏心
を説明するための正面断面図である。 ３０．３７・・・・・・金型駒、 １０．３１・・・・・・一端面、 １１．３２．３５．３８・・・・・・光学的球面、８ａ
、９ａ、３３・・・・・・外周面、９Ｃ，３４・・・・
・・他端面、 ３９．４０・・・・・・一対のベルホルダー、３９ａ、
４０ａ・・・・・・端面、 ４１・・・・・・研磨加工機、 ４２・・・・・・砥石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端面に光学的球面が形成され、円形の外周面を有する
   柱状の金型駒の他端面に光学的球面を形成し、研磨加工
   機に同軸で対向して設けられた円筒状、かつ一対のベル
   ホルダーのうち、一方のベルホルダーの端面を金型駒の
   一端面に形成さた光学的球面に当接させるとともに他方
   のベルホルダーの端面を金型駒の他端面に形成された光
   学的球面に当接させて一対のベルホルダーによって金型
   駒を挾持し、次いで研磨加工機の砥石によって金型駒の
   外周面を研磨して金型駒の一端面に形成さた光学的球面
   の偏心精度を向上させるようにしたことを特徴とする成
   形レンズ用金型駒の加工方法。