JPH01306164A

JPH01306164A - 研削装置

Info

Publication number: JPH01306164A
Application number: JP13862488A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ushiyama; 一雄牛山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-12-11

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〕この発明は、光学系の球面研削装置、殊にそのチャック
装置に関する。

〔従来の技術〕

研削盤、殊に球面研削盤の既知の例として、特公昭６１
−３３６６５号公報およびレンズプリズムの工作技術（
中央科学社）等に掲げられるものが見られる。

従来方法による球面研削盤の機構の概略を示している第
８図において、１０１は曲率半径Ｒに形成される球面部
材であって、コレットチャック１０２によりワーク軸に
保持されている。１０３はワーク軸部本体であって、球
面部材１０１を回転させながら切り込みａｏを行う図示
しない機構が組み込まれている。また、球面部材１０１
の肉厚調整のために、ワーク軸部本体１０３は図示しな
いハンドルによりａ方向に移動調整できるようになって
いる。

一方、曲率半径Ｒ０の球面部材１０１を形成する砥石１
０４の加工直径をｄとすると砥石軸１０５をｓｉｎθ。

＝ｄ／２ＲＯに相当する角度θ０だけ傾けてやり、第９
図に示すように、加工直径ｄがワーク軸中心線とＰ点で
一致するように、砥石軸１０５を図示しないハンドルに
より砥石軸に対して直角なり方向に移動調整すれば、所
望の曲率半径０１１Ｐ”Ｒ＠を持った球面が形成される
。

Ｏｏはワーク軸中心線と砥石軸中心線が交わる点であり
球面の曲率中心点でも゛ある。また、その交わる角はθ
。である。

球面レンズ等の加工では両面を研磨し、その研磨完了後
にレンズ両面の曲率中心を結ぶ線（光軸）を機械の回転
軸と合致させ、所定の形状寸法に外周を研削する心だし
作業を行っている。研削の取しろは標準的には２０■■
以下のレンズでは１１菖位、５０鶴までは１．５ｍｎ位
、１００璽蓋で２゜５１位である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

レンズの素材に関しては、従来屈折率が均一の均質素材
が用いられている。これらの素材を用いて球面レンズを
作り、光学系を形成している。また、光学的な収差を少
なくするために一部、球面に対してコスト高の非球面を
形成している場合がある。これに対して、屈折率を場所
によって変化させる屈折率分布型の素材が出現している
。その素材は両面を球面加工することで従来の非球面以
上の効果を上げられることが知られている。

第１０図のように、素材の厚さ方向に屈折率が変化して
いる素材（第１θ図は変化を階段状に示したが実際は連
続的に変化している）を両面において球面加工する場合
、両面の曲率中心を結ぶ線は屈折率等高面に対して垂直
でないと、非球面効果は減少もしくは悪影響をおよぼす
こととなってしまうので、これを垂直となるようにする
必要がある。

しかるに、従来の球面研削盤の加工においては単に球面
加工を行うためのものであるので、屈折率分布型素材の
球面加工により素材に対する直角度を精度良く加工する
ことは困難であるという不具合があった。

因って本発明は、前記の従来の球面研削盤の持つ不具合
に鑑み開発されたものであって、研削盤において、ワー
ク回転軸を素材の屈折率等高面に対して垂直となるよう
にチャックし、球面加工を行うことにより精度の良い屈
折率分布型のレンズを得ることのできる球面研削盤を提
供することを目的とする。

また更には、これを応用してワークの端面を街にした端
面加工、外周面加工を行い得る研削盤を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の研
削装置は、回転するスピンドルの回転角を測定する回転
角測定装置と、スピンドル先端に取付けたワークの端面
の傾斜角を測定する傾斜角測定装置と、回転角に同期し
て傾斜角を受ける同′！ｉＡ測定装置と、その測定値か
らワーク端面の傾斜角方向を演算する演算装置と、回転
軸に対して直交する２軸上のチャック傾斜補正装置と、
該チャック傾斜補正装置の各軸上の駆動装置と、該駆動
装置をそれぞれ制御する制御装置と、前記演算装置の演
算結果をそれぞれの駆動装置の移動量として前記制御装
置に供給する補正量演算装置とにより構成したものであ
る。

本発明は、それぞれのチャック装置に傾き補正用の駆動
装置を設けてそれぞれのワークの傾きを補正することに
よって、精度の良い屈折率分布型のレンズの球面加工を
行う。

第１図は本発明の詳細な説明する図である。

図において、１は加工されるワークであり該ワーク１は
ｚ軸を回転軸とする図示しないスピンドルにＸ軸上とｙ
軸上にそれぞれｚ軸方向に移動可能な傾斜補正装置を介
してチャックされている。

スピンドルを回転させ、ｚ軸より「の距刈にある傾斜角
測定装置１３でワークの側面１ａの変位をスピンドルの
回転角に同期して測定する。

測定結果より２軸と垂直な而Ａ（傾きなし）および傾き
γと傾き方向βを分析し、傾斜補正装置の補正量の演算
を行う、傾斜補正装置は演算された補正量を補正移動す
ることにより側面１ａを２軸に対して垂直にする。

第２図は測定結果の１例を示すもので横軸が２軸の回転
角α、縦軸はワーク１の端面１ａの変位を示している。

変位の最大値ａと最小値すの差をｌ、最大値ａまでの回
転角をβで表している。傾きγはｒ＝ｔａｎ−’（ｊ！
／２ｒ）で計算される。

補正はＸ軸線上でｙｓｉｎβ、ｙ軸上でγＣｏｇβとい
うことになるのでその分についてｘ、ｙ軸上の補正を行
えば、端面１ａはｚ軸に対して垂直とすることができ、
これに基づいて球面加工を行えば１頃きのないレンズカ
■工ができる。

〔実施例〕

以下、本発明研削装置の実施例を図面とともに説明する
。

（第１実施例）第３図は本発明研削装置の第１実施例を示す斜視図であ
る。

しかして、同図において、曲率Ｒを形成せんとする円筒
形のワーク１はコレットチャック２によって保持されて
いる。該コレットチャック２は心だし装置３を介してハ
ウジング４内で回転自在に軸承されたスピンドル５に固
設されている。該スピンドル５はプーリー６、ベルト７
、プーリー８を介してモータ９により回転される。また
スピンドル５の端面にはスピンドル５の回転角を測定す
る回転角測定装置１０が取り付けられている。

心だし装置３にはスピンドル５に対してコレットチャッ
ク２をＸ軸を含む面で傾斜させるＸ軸補正部１１とコレ
ットチャック２をｙ軸を含む面で傾斜させるｙ軸補正部
１２の２つのチャック傾斜補正装置が設置されている。

一方、傾斜角測定装置１３は測定器駆動装置１４に連結
されている。傾斜角測定装置１３の先端子１３ａをワー
ク１の端面１ａに接触させてスピンドル５を回転させて
ワーク１の端面１ａの傾斜変動を測定する。

傾斜角測定装置１３の測定信号は回転角測定装置１０の
測定信号と同期して同期測定装置１５で処理される。同
期測定装置１５で処理された（３号よりワークの軸とス
ピンドル５の回転軸との傾きを演算装置１Ｇで演算し、
更にｘ！ｔｈ方向、ｙ軸方向の補正量も演算する。演算
された補正量を基に制御装置１７によってＸ軸補正用ア
クチュエータ１１およびＸ軸補正用アクチエエータ１２
への補正信号を出力する。その出力信号は電気ブラシ１
８．１９等を介してＸ軸補正用アクチエエータ１１およ
びＸ軸補正用アクチエエータ１２へ送られ、それぞれ補
正移動される。

第４図は同実施例における心だし装置３の構造を示した
図であり、それぞれ（ａ）はその一部切欠断面図、　（
ｂ）はその側面図である。

図において、ワーク１をチャックするコレットチャック
２はすり割り２ｂが加工されており、ヤトイ２０の内テ
ーバ２０ａと一致するテーバ２ａが形成されている。

コレットチャック２はユニバーサルジヨイント２２を介
して引き棒３５と連結している。図示しないシリンダー
によって引き棒３５を引くことにより、コレットチャッ
ク２はヤトイ２０のテーバ２０ａに沿って引き込まれ、
チャック穴２Ｃの径が小さくなってワーク１をチャック
する。

ヤＩ・イ２０は凸球面２０Ｃを形成し、該凸球面２０Ｃ
に対応した凹球面２４Ｃを内周面に形成したハウジング
２４に摺動可能に嵌装されている。

なお、上記球面２０Ｃと２４Ｃ間に潤滑剤、低摩擦材料
等の摩擦低減用の材料を介装することにより、上記凹球
面２４Ｃと凸ｆＪｉ面２ＯＣ間の摺動抵抗を減少させる
ことができる。

ハウジング２４は環状の部材２４ａ、２４ｂとからなり
、この部材２４ａ、２４ｂをネジ２５により接合して一
体化して構成するとともに凹ｂｙ面２４Ｃの中心０を基
にして対称に分割し、凸球面２０Ｃを形成したヤトイ２
０を摺動可能に嵌装できるように構成しである。

また、ハウジング２４は増付はネジ２３によってスピン
ドル５の先端に取り付け、固定されている。

ヤトイ２０には受板２６が４ケ所固定されており、ハウ
ジングに設けられた溝２４ｄに沿って摺動できる。

ハウジング２４にはアクチュエータとして圧電素子（チ
ャック傾斜補正装置）１１がネジ２７によって固定され
、その先端は受板２６と連結１−ている。

圧電素子１１に電圧を印加すると圧電素子１１が伸びた
り縮んだりするので、かかる性質を利用して、例えば一
方向の圧電素子には（＋）の電圧、もう一方の圧電素子
には（−）の電圧を印加することによって、ヤトイ２０
はハウジング２４に対１．７で傾くこととなる。第４図
（ａ）はＸ軸方向の断面であるが、ｙ軸方向の構造も同
様であり、チャック傾斜補正装置１２についても同様で
ある。

本実施例ではヤトイ２０を傾ける中心Ｏをワークｌの面
頂に一致するような図で説明しているがチャックの長さ
の調整等で裏面の面頂部にしたり、形成する曲率Ｒの中
心に一致させる等、中心位置の設定は必要に応じて任意
に行うことができる。

なお、シール３０がスピンドル内部に設置されており、
該シール３０は引き棒３５に当接し、研削液の侵入を防
いでいる。５ａはその逃げ用の穴を示している。

本実施例の作用は次の通りである。

（１）測定器駆動装置１４によって傾斜角測定装置１３
の先端子１３ａをワーク１の端面１ａに接触させる。

（２）モータ９を回転させ、スピンドル５を回転させる
。

（３）回転角測定装置ｌＯによってスピンドル５の回転
角を測定しながら傾斜角測定装置１３でワークｌの端面
１ａの変動を測定する。

（４）スピンドル５の回転角に応じたワーク１の端面１
ａの変動により、スピンドル５の回転軸２に対するワー
ク１の軸傾き量、傾き方向を演算装置１６で計算する。

（５）更に演算装置１６ではＸ軸方向、ｙ軸方向の成分
を計算し、各軸の補正量とする。

（６）各軸の補正量を基に制御装置１７より、Ｘ軸補正
用アクチュエータ１１、Ｘ軸補正用アクチュエータ１２
へ各補正信号を出力する。

（７）Ｘ軸補正用アクチュエータ１１、Ｘ軸補正用アク
チュエータ１２が作動し、コレットチャック２をスピン
ドル５に対してｘ！＋ｂ方向、ｙ軸方向に傾斜させる。

（８）上述の過程を繰り返し２、所望の傾き範囲になっ
ているか再確認を行う。

（９）傾斜角測定装置１３を加工に支障のない慎重に移
動する。

（１０）球面形成加工を開始する。

（第２実施例）第５図は本発明研削装置の第２実施例を示すもので、そ
れぞれ（ａ）はその一部切欠断面図。

（ｂ）はその側面図である。

第１実施例と同一の構成については同一番号を付してそ
の説明を省略する。

しかして、図において、ワークｌはすり割り加工された
中継３１を介してコレットチャック２によってチャック
される。中継３１はワーク１の形状に応じて交換が可能
である。

ヤトイ３２は中央部にコレットチャック２のテーバ２ａ
に対応した３２ａを形成し、断面が略コの字状をしてい
る。

ヤトイ３２の両端は軸３４．摺動部材３６によってリン
グ部材３７に回転可能に軸承されている。軸どめ３８を
ネジ３９でヤトイ３２に固定し、軸３４のぬけ防止を行
っている。

リング部材３７は軸４０．ｔ￥３勤部（４４１によって
ハウジング４２に回転可能に軸承されている。

ハウジング４２はスピンドル５の先端に取り（−ｆけら
れ、ネジ２３によって固定されている。

リング部材３７には受板４３が固定されており、アクチ
ュエータとして圧電素子（チャック傾斜補正装置）１１
が受板４３に当接するようにハウジング４２−Ｆに固定
されている。圧電素子１１の伸縮によってリング部材３
７はヤトイ３２をともなってハウジング４２に対して軸
４０を中心に回転（傾斜）する。

一方ヤトイ３２には受板４４が固定されており、圧電素
子（チャック傾斜補正装置）１２が受板４４に当接する
ようにリング部材３７に固定されている。圧電素子１２
の伸縮によってヤトイ３２はリング部材３７に対して軸
３４を中心に回転（傾斜）する。

本実施例の作用については第１実施例と同様であるので
その説明を省略する。

（第３実施例）第６図は本発明研削装置の第３実施例を示す一部切欠断
面図である。

本実施例の特徴はハウジング２４とスピンドル５の間に
偏心補正用の心だし装置４５を介したところにある。

ステージ４６は、取り付はネジ２３によってスピンドル
５の先端に固定されているハウジング４８と、図示しな
い取り付はネジによって固定されている座板４７との間
に摺動可能に嵌装されている。

ハウジング４８には取り付はネジ４９によってアクチュ
エータとしての圧電素子（チャック傾斜補正装置）５０
がその先端をステージ４６に当接するように固定されて
いる。

圧電素子５０の伸縮によりステージ４６がＸ軸方向に移
動する。ｙ軸方向の移動も第６図と同じ構造であり、他
方のチャック傾斜補正装置についても同様である。

ステージ４６には図示しない取り付はネジによってハウ
ジング２４が固定されている。

ステージ４６の移動調整によって、ヤトイ２０の中心Ｏ
のスピンドル回転軸２に対する偏心を調整できる。

また、スピンドルを回転させながら、ワークの外周１ｂ
の変動を測定し、スピンドル回転軸に対するワークｌの
軸ずれ呈および軸ずれ方向を計算し、Ｘ軸方向、ｙ牛、
ｈ方向の補正量を演算し、その指令に応じてステージ４
６を移動させる。

この動作を第１実施例の動作と同時に行えばスピンドル
の回転軸に対するワークの傾斜と軸ずれを同時に補正す
ることが可能である。

（第４実施例）第７図は本発明研削装置の第４実施例を示す一部切欠断
面図である。

本実施例はエアーチャックをワークのチャック手段とし
て用い、ヤトイ２０の傾き補正兼固定具としてネジ５５
を用いることが特徴である。

即ち、ワークのチャックとして図示しない空気供給・排
出装置と連接したエアーホース５２を介して空気を供給
・排出することによりチャックの開閉を行うエアーチャ
ック５１のようなチャックを適用したことである。

しかして、ヤトイ２０の凸面に対応した凹面を有するハ
ウジング５３は図示しない取り付はネジによってスピン
ドル５に固定されている。ハウジング５３には押え板５
４が固定されている。押え仮５４にはヤトイ２０の固定
および傾き補正用のネジ５５が設置されている。

エアーチャック５１の衝面５１ａのスピンドル回転軸に
対する傾きを測定しながら、ネジ５５を各々締め込んで
いくことにより、ヤトイ２０はハウジング５３に固定さ
れ、なおかつエアーチャノり５１はスピンドル回転軸に
対して傾きのない設置をすることができる。従って、本
実施例ではワークの（嘆きを（重圧するのではなく、チ
ャックの傾きを補正し、時々修正して使用するような場
合に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２対のアクチュエータを作動させてス
ピンドル回転軸に対してチャックの傾きを変えることに
よって傾きのない精度の良いレンズの加工を行い得る。

また、レンズ以外にも金属、セラミックス等の加工や端
面を衝にして外径部を研削する加工等にも応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明研削装置の概念説明図、第２図は傾斜角
の測定結果を示す表、第３図は本発明の第１実施例を示
す斜視図、第４図（ａ）、（ｂ）は同第２実施例を示す
それぞれ一部切欠断面図および側面図、第５図（ａ）、
　　（ｂ）は同第３実施例を示すそれぞれ一部切欠断面
図および側面図、第６図は同第４実施例を示す一部切欠
断面図、第７図は同第５実施例を示す一部切欠断面図、
第８図〜第１０図は従来の球面研削盤を示す説明図であ
る。ｌ・・・ワークｌａ・・ワーク端面２・・・コレットチャック３・・・心だし装置　　　“ ４・・・ハウジング５・・・スピンドル６・　・　・プーリー７・・・ヘルド８・　・　・プーリー９・・・モータ１０・・・回転角測定装置１１・・・チャック傾斜補正装置（Ｘ軸補正用アクチュエータ）１２・・・チャック傾斜補正装置（Ｘ軸補正用アクチュエータ）１３・・・１頃斜角測定装置１３ａ・・傾斜角測定装置先端子１４・・・測定器駆動装装置１５・・・同期測定装置１６・・・／ＩＩ算装置１７・・・制御装置１８・・・電気ブラシ１９・・・′電気ブラシ特許出願人　　　オリンパス光学工業株式会社第２図回転角（ｒ（ｄｅｇｌ第８ト１！０５第９図＼１０１

Claims

【特許請求の範囲】１　回転するスピンドルの回転角を測定する回転角測定
装置と、スピンドル先端に取付けたワークの端面の傾斜
角を測定する傾斜角測定装置と、回転角に同期して傾斜
角を受ける同期測定装置と、その測定値からワーク端面
の傾斜角方向を演算する演算装置と、回転軸に対して直
交する２軸上のチャック傾斜補正装置と、該チャック傾
斜補正装置の各軸上の駆動装置と、該駆動装置をそれぞ
れ制御する制御装置と、前記演算装置の演算結果をそれ
ぞれの駆動装置の移動量として前記制御装置に供給する
補正量演算装置とを有することを特徴とする研削装置。２　チャック傾斜補正装置は、球帯状の凹球面を内周面
に有するハウジングと、該ハウジング内においてワーク
を着脱自在に固定するチャックを保持し且つ前記凹球面
と対応した曲率半径を有する球帯状の凸球面を有するヤ
トイとを前記凹球面と凸球面を介して摺動可能に装着し
、前記ハウジングおよびヤトイの傾きを調整し、前記ヤ
トイを前記ハウジングに固定する固定部材とからなる特
許請求の範囲第１項記載の研削装置。３　チャック傾斜補正装置は、ワークを着脱自在に固定
するチャックの軸線と交叉する軸線を揺動中心としてチ
ャックを揺動自在にする第１揺動部材と、前記チャック
の軸線と交叉しかつ前記第１揺動部材の揺動中心と交叉
する軸線を揺動中心としてチャック軸を揺動自在に支持
する第２揺動部材と、前記第２揺動部材を軸承するハウ
ジングとからなり、前記第２揺動部材に対して第１揺動
部材の傾きを調整し且つ固定する第１の固定部材と、前
記ハウジングに対して第２の揺動部材の傾きを調整し且
つ固定する第２の固定部材とからなる特許請求の範囲第
１項記載の研削装置。