JPH0253557A - 非球面形状物体の加工方法及び加工装置 - 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、円環状の非球面形状物体の加工方法及び、加
工装置に係り、特に非球面レンズの副半径が場所により
異なるような変形トーリック面を有するレンズを形成す
るのに好適な非球面物体の加工方法と加工装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、トーリックレンズの加工は、特開昭６２−２０３
７４４に記載されているように、研磨皿をあらかじめ加
工すべきレンズ形状と相反関係をなす形状に加工してお
き、この研磨皿をガラス素材に押しあて、砥粒を研磨皿
とガラス素材のすき間に供給し、こすり合せる光学研磨
法がとられていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、第２図の破線で示されるようなトーリ
ック形状のみかしか加工できないが、例えばレーザビー
ムプリンタなどの用途においては、トーリック形状から
、わずかに偏差をもたせた面を有する変形トーリックレ
ンズとすることにより、光学的な結像性能を向上できる
ことがわかっており、この変形トーリックレンズをいか
に加工するかが問題であった。

本発明の目的は、副半径が場所によって連続的に変化す
る形状であり、基準となるトーリック面からの形状偏差
量が、最大百ミクロン程度である非軸対称非球面物体を
加工するのに好適な非球面形状物体の加工方法及び加工
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、被加工物と加工
工具である砥石スピンドルとの空間的位置関係を極座標
形式で高速に制御するものであり、被加工物を回転させ
、その回転方向と直交する面内で工具である砥石スピン
ドルを円弧状に運動させ、被加工物の回転軸と砥石スピ
ンドル円弧運動させる回転軸との軸間を被加工物の回転
角に対応して変化させるようにしたものである。

［作用］ 前述の加工方法及び装置において、被加工物の回転角に
対応して、被加工物の回転軸心と砥石スピンドルの円弧
運動用の回転軸心との軸間を変化させながら研削を行な
う。さらに、砥石スピンドルを単位ステップづつ微動さ
せ、その都度加工データを更新し研削を継続すれば、１
〜−リック形状かられずかに偏差をもった変形トーリッ
ク形状、すなわち非軸対称非球面が加工できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、本発明に係る非球面レンズの加工方法に基づ
く加工装置の構成を示している。ワーク（被加工物）１
は、モータ１２により回転する回転テーブル２は１前後
に移動可能な直進テーブル３上に設けられている。この
直進テーブル３はガイド１７を介しベース１８に取付け
られている。

この直進テーブル３を駆動するために、ピエゾアクチュ
エータ４が用いられる。一方、ワーク１を加工するため
し；、砥石５が用いられるが、この砥石５は、エアスピ
ンドル６に取付けられて、１０、ＯＯＯｒｐｍはどの回
転数で、高精度に回転する。また、エアスピンドル６は
、その回転軸と平行に数百されたエアスピンドル保持軸
９を中心として、ウオーム７、ウオームホイール８によ
り、円弧状に揺動できるように構成されている。エアス
ピンドル保持軸９は支持部材２０ａ、２０ｂによりその
両端が固定されている。

さて、非球面加工について説明をする訳であるが、その
前に、加工しようとしている非球面形状が、トーリック
面を基準としていることから、まず、本装置によるトー
リック面の加工について、簡単に述べる。第３図に、エ
アスピンドル保持軸９の回転中心Ｃと回転テーブル２の
回転中心軸りとワーク１及び砥石５との相対位置関係を
示す。

図かられかるように、回転テーブル２の回転中心軸りか
ら、ワーク１の表面までの距離を、第２図におけるレン
ズの主半径Ｒと同一とし、かつエアスピンドル保持軸９
の回転中心Ｃから砥石５の表面までの距離をレンズの副
半径ｒになるように、エアスピンドル６の軸の位置を設
定する。そして、まず、砥石５をワーク１の加工開始点
であるワーク１の下端までエアスピンドル６をウオーム
７を回転させることにより、円弧状に揺動させ、もって
ゆく。一方、回転テーブル２も数ｒｐｍの回転数で、回
転させておく。そして、砥石５を回転させ研削液をかけ
る。次に、ピエゾアクチュエータ４に、電圧を加え、そ
の変位により直進テーブル３を前方へ移動させる。この
際、非接触変位計１，５により実際に動いた距離が測定
され、常に所定の研削量を正しく与えることができる。

さて、直進テーブル３が前へ移動すると、ワーク１が砥
石５と接触するようになり、すなわち、ワーク１が研削
されることになる。ワーク１は回転しているので砥石５
は、ワーク１の表面を細い帯状に研削することになる。

回転テーブル２が一回転し、すべてのワーク１のある位
置での研削が終ったところで、パルスモータ１４に、所
定のパルスを加えウオーム７を微小回転させると、エア
スピンドル６は、上方へ微小再移動する。すなわち、砥
石５は副半径ｒの面に添って、わずかに上方へ移動し新
しい面に接触することになる。そして、再びこの部分を
細い帯状に研削してゆく。この様な動作を順次繰返し、
砥石５をワーク１の上端まで移動させると、副半径ｒが
創成される。同時に、主半径Ｒも創成され、トーリック
面の形状が加工できる。

次に、非球面加工について説明する。この場合も、前述
のトーリック面を加工する場合と同様にまず、研削開始
点であるワーク１の下端に、砥石５を移動させておく。

ここで、回転テーブル２を回転させる訳だが、非球面加
工の場合には、回転テーブル２の回転角Ｏを正確に検出
する。すなわち、砥石５がワーク１の表面上のどの位置
で研削を行なうかを正確に検出する。そのためには１回
転テーブル２の回転軸に直結したロータリエンコーダ１
３で高精度に回転角を測定する。ム方、エアスピンドル
６はトーリック面加工の時と同様に、回転テーブル２の
一回転ごとに、ステップ送りされ、その位置を変えてゆ
く。すなわち、砥石５とワーク１の接触位置が変ってゆ
く。そこで、予め。

エアスピンドル６の各々の位置での回転角θをパラメー
タとして計算された加工データ１１をメモリから゛呼び
出し、ロータリエンコーダ１３がらのパルスを検出し、
そのパルスを元に加工データ１１をピエゾアクチュエー
タ４に供給し、直進テーブル３を連続的に前後へ動かす
。この様にすると、砥石５がワーク１を研削してゆく際
、研削量が連続的に変化する。言いかえれば、研削量を
加工データ１１を元に連続的に制御する訳である。

そして、回転テーブル２が一回転した所で、エアスピン
ドル６をステップ的に動かし、砥石５をワーク１の新し
い面へもってゆく。同時に、その位置に対応する新しい
加工データ１１をメモリから呼び出し、前述した様な動
作を行ない、研削量を制御してゆく、この様な動作を繰
丈゛シながら、砥石５がワーク１の上端に移動し終ると
、ワーク１の表面はすべて研削されたことになり、その
面は副半径ｒが場所によって異なる非球面形状となり、
言うまでもなくトーリック面から偏差をもたせた変形ト
ーリック面となっている。なお、加工データ１１は第２
図に示すように、レンズの副半径方向については、エア
スピンドル６の揺動の１ステツプごと、主・半径方向に
ついては、ロータリエンコーダ１３の１パルスごとに、
レンズ表面を格子状に分割し、各点における偏差量を計
算機により計算した数値制御データである。

また、ワーク１と砥石５との位置決めであるがエアスピ
ンドル６はホルダ１ｏの中で微動でき、エアスピンドル
軸とエアスピンドル保持軸９間の距離は可変できる。従
って、第２図における砥石半径ｒ′がドレッシング等に
よって減少しても、Ｉζ−ｒ＝Ｑ（一定）であることを
利用して、回転テーブル２をエアスピンドル保持軸９の
回転中心より常にＱだけ離れた場所に、位置付けしてお
き、そこを原点とし、長さＲの基準ゲージを砥石側に出
しエアスピンドル６をエアスピンドル保持軸９に向って
微動させ、砥石５を基準ゲージに接触させれば、上述の
条件は常に満たされる。実際には、砥石５の摩耗による
半径ｒ′の減少以外にワーク１に研削代εが存在する。

この研削量も前加工等によって異なる。この場合は、ワ
ーク１を回転テーブル２に設置した際に、基準ゲージの
先端を電気マイクロメータの触針にしておき、基準位置
からワーク１表面までの距離を測定することにより、研
削代εを予め求めておく、そして１回転テーブル２を研
削代Ｅだけ後退させた位置にセットし、ゲージをＲ＋ε
にし、前述の方法により砥石５位置を決めれば、研削量
を考慮したワーク１と砥石５の位置決めが容易に行なえ
る。

本実施例では、凸面に対して説明したが、第４図に示す
ように、凹面の形状の非球面の加工も可能である。図中
の番号は第１図のものと一致する。

但し、この場には、回転テーブルのかわりに揺動テーブ
ル１７を用いているものが示されている。

また、レンズではなく、レンズモールド用金型の加工に
も当然適用できる。

さらに、上述の実施例は、いずれも砥石回転軸を回転テ
ーブルの軸と直角になるように配置させているが、砥石
軸が回転軸を含む面内で揺動するように構成しても、同
じ効果が得られることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す非球面レンズ加工装
置を示す構成図、第２図は、加工すべき非球面レンズの
形状を示す図、第３図は、砥石。 ワーク、揺動中心９回転中心との関係を示す図、第４図
は、本発明の他の実施例を示す凹面の研削する場合の構
成図である。 １・・・ワーク、２・・・回転テーブル、４・・・ピエ
ゾアクチュエータ、５・・・砥石、６・・・エアスピン
ドル、７・・・ウオーム、８・・・ウオームホイール、
９・・・スピンドル保持軸、１１・・・加工データ、１
２・・・モータ、１３・・・ロータリエンコーダ、１４
・・・パルスモータ。 １５・・・非接触変位計、１６・・・レンズ、１７・・
・揺動テーブル。 第７目 第、３目 第４目 第２目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工物を回転させると共に、該被加工物を加工す
   る砥石スピンドルの回転軸となる砥石スピンドル軸を該
   被加工物の回転軸を含む面内に円弧運動させて該被加工
   物を加工する非球面形状物体の加工方法において、該被
   加工物の回転角位置に対応させて、上記砥石スピンドル
   軸と上記被加工物との空間的位置関係が変化するように
   制御することにより、非球面形状に加工する非球面形状
   物体の加工方法。 ２、被加工物を回転させると共に、該被加工物を加工す
   る砥石スピンドルの回転軸となり、該被加工物の回転軸
   を含む平面とは直角な回転軸をもつ砥石スピンドル軸を
   該平面内で円弧運動させ、該回転砥石で該被加工物を加
   工する非球面形状物体の加工方法において、該被加工物
   の回転角位置に対応させて該被加工物の回転中心軸位置
   が変化するように制御することを特徴とする非球面形状
   物体の加工方法。 ３、被加工物の回転装置と、該被加工物を加工する砥石
   を備えた砥石スピンドルと、該砥石スピンドルの軸を円
   弧運動させる手段と、上記被加工物の回転角に対応させ
   て、上記被加工物の回転軸と上記砥石スピンドルの円弧
   運動の中心軸間の距離を変化させる手段を有することを
   特徴とする非球面形状物体の加工装置。 ４、被加工物の回転装置と、該被加工物を加工する回転
   砥石を備えた砥石スピンドルと、該砥石スピンドルの軸
   を円弧運動させる手段と、上記被加工物の回転軸と上記
   砥石スピンドルの円弧運動の中心軸間の距離を変化させ
   る手段と、上記被加工物の回転角位置を検出する検出器
   と、上記砥石スピンドルの円弧運動の角位置を検出する
   手段と、これら検出された２つの角位置信号に対応させ
   て、予め蓄積手段に蓄積された制御データを読み出し、
   該読み出された制御データにもとづいて上記の軸間距離
   を変化すべく構成した制御装置を有して構成したことを
   特徴とする非球面形状物体の加工装置。