JPH04331058A - 凹レンズ加工方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス，セラミックス
等の硬脆材に凹球面創成加工と研磨加工を施す凹レンズ
加工方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、凹レンズの加工には種々の方法が
用いられており、例えば、いわゆるカーブ・ジェネレー
ティングと呼ばれる健作方法で凹球面研削を行った後、
凹球面をラップを仕上する方法が知られている。

【０００３】上記ラップした下に用いる球面ラップ装置
としては、例えば実公昭６０−３５５８３号広報に記載
されており、この球面ラップ装置には、図１２に示すよ
うに、先端部で被加工物１を固着する主軸２が回転自在
に設けられている。主軸２の上方には、被加工物１の上
面に創成された凹球面１ａをラップする球体状のラップ
体３が設けられている。ラップ体３は、ラップ軸４の一
端に取付けられ、ラップ軸の他端に連結した駆動機構５
により矢印Ａ方向に回転自在に設けられている。駆動機
構５には、コ字状のフレーム６の一端部が取付けられ、
フレーム６の他端部には、おもり７が連結されており、
このおもり７，フレーム６，駆動機構５およびラップ軸
４により、ラップ体３の支持機構８が厚生されている。 支持機構８とラップ体３からなる一体的部分の重心は、
ラップ体３の曲率中心と一致する位置に設定されるとと
もに、支持機構８とラップ体３は、一端部が駆動機構５
に係合したフランク機構（図示省略）を介して、矢印Ｂ
方向に揺動駆動自在に設けられている。上記ラップ体３
のほぼ下半部には、図１３に示すように、ラップ体３の
外球面より中心部に向かう複数個の盲穴９が穿設されて
いる。各盲穴９には、ラップ剤を捕捉して被加工物１の
凹球体加工装置面１ａとラップ体３間にラップ剤を供給
するラップ剤保持体１０が充填されている。

【０００４】次に、上記構成の球面ラップ装置を用いた
加工方法を説明すると、図１４に示すように、ラップ軸
４が矢印Ａ方向に回転しながら矢印Ｂ方向に傾斜した場
合には、被加工物１上面の凹球面１ａ近傍にあるラップ
剤１１が、被加工物１上面より上に出たラップ剤保持体
１０により捕捉される。そして、ラップ軸４が、図１５
に示すように、反対方向に回転すると、ラップ剤保持体
１０より捕捉されたラップ剤１１は、その一部がラップ
剤保持１０から離脱した状態で、残部がラップ剤保持体
１０に保持されたままの状態で、凹球面１ａとラップ体
３との間に供給され、凹球面１ａのラップ加工が行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の球
面ラップ装置およびこの装置を用いた加工方法にあって
は、ラップ剤１１が、ラップ剤保持体１０と凹球面１ａ
との間に集中的に保持されつつ球体加工装置面加工され
るため、ラップ剤１１が凹球面１ａの全体にわたって均
一に供給されにくい問題点があった。さらに、揺動駆動
およびおもり７の微妙な調整が大きく加工精度に影響す
るため、径の異なる凹球面１ａの加工に際し、ラップ体
３の交換とともにおもり１７を交換しつつ重心を調整す
る必要があり、多種製品の加工に適用できない問題点が
あった。また、既に凹球面１ａを創成した被加工物１に
しか適用できないため、球面創成加工と研磨加工の２工
程において別々の加工機が必要となる問題点があった。 また、加工できる被加工物１の形状が限られ、特に大き
な面積の被加工物１の加工は困難であった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、同一の加工機で研削・研磨工具の交換のみ
で凹球面創成加工と研磨加工を行うことができ、被加工
物の形状（特に大きさ）に限定されず、かつ微妙な調整
を不要とし、多種製品に対して高精度な凹球面加工がで
きる凹レンズ加工方法および装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の凹レンズ加工方法は、図１の概念図に示す
ように、まず、回転自在または固定した被加工材１の上
面１ａと、この被加工材１の上面１ａに対して直角な回
転軸回りに回転するホルダ２との間に被加工材１を加工
する球状工具３を保持する。そして、ホルダ２とほるだ
２を保持する上回転軸４に穿設した供給孔５を介して流
体を球状工具３に吹き付けて球状工具３を被加工材１の
上面１ａに押圧しつつ、ホルダ２を回転させて球状工具
３を点を転動させるとともに、被加工材１と球形工具３
間に研削液６を供給しつつ加工することとした。

【０００８】また、上記凹レンズ加工方法においては、
被加工材１をホルダ２の回転軸に対して傾斜させるとと
もに、この傾斜した状態で被加工材１を球形工具３の中
心を揺動中心として揺動させつつ加工しても良い。

【０００９】一方、本発明の凹レンズ加工装置は、図１
に示すように、被加工材１を回転自在または固定して設
け、この被加工材１の上面１において被加工材１を加工
する球状工具３を転動自在に保持する少なくとも一つの
ホルダ２を設け、このホルダ２を、前記被加工物１の上
面１ａに対して接近自在でかつ被加工物１の上面１ａに
対して直角な回転軸回りに回転自在を設け、ホルダ２内
に前記球状工具３を被加工材１の上面１ａに押圧する流
体の供給孔５を形成するとともに、被加工材１と球状工
具３間に研削液６を供給する研削液供給手段７を設ける
こととした。

【００１０】また、本発明の凹レンズ加工装置にあって
は、被加工材１をホルダ２の回転軸に対して傾斜すると
ともに揺動する傾斜揺動手段を設けて構成してもよい。

【００１１】

【作用】上記構成の凹レンズ加工方法および装置にあっ
ては、被加工材１の上面（加工面）１ａに対して、例え
ばダイヤモンド粉末等の砥石とＣｕＦｅ等の金属や樹脂
を結合材とした砥石からなる球形工具３を、流体圧によ
り垂直な荷重をかけつつ転動させることにより、図２に
示すように所望の形状と面精度を有する凹球面面８を被
加工材１に形成することができる。

【００１２】さらに、上記方法都装置によれば、球形工
具３を交換することにより、被加工材１に対して凹球面
の創成加工と、この創成された凹球面野研磨加工を同一
装置により行うことができる。ここで、凹球面創成加工
にあっては、球形工具３に粗粒（＃６０〜＃４００）砥
石を用い、研磨加工には微粒（＃４００〜＃８００）砥
石を用いるとよい。

【００１３】また、被加工材１を傾斜して揺動すること
により、被加工材１の凹球面に対して、球形工具３の加
工圧力を均等に作用させつつ加工できる。

【００１４】

【実施例１】図３は、本発明の実施例１における凹レン
ズ加工装置の要部を示す縦断面図である。

【００１５】上記凹レンズ加工装置３０には、先端部で
被加工材３１を保持する下回転軸３２がりっせつした状
態で配置され、この下回転軸３２は、図示しない駆動装
置によってその軸回りに回転自在に設けられている。

【００１６】下回転軸３２の上方には、上回転軸３３が
下回転軸３２の回転軸線と同一回転軸線上で回転自在か
つ上下自在に設けられており、この上回転軸７３３は、
図示しない駆動装置により下回転軸３２の回転方向と逆
方向に回転されるようになっている。また、上回転軸３
３の回転軸上には、一端を上回転軸３３の下端面に開口
するとともに他端を流体供給装置（図示省略）に連結し
た内孔３４が形成されている。この上回転軸３３の下端
には、すなわち被加工材３１と対向して被加工物３１を
加工するためのダイヤモンド固定砥粒よりなる球形工具
３５を転動自在に保持するホルダ３６が取り付けられて
いる。

【００１７】ホルダ３６には、被加工材３１との対向面
に球形工具３５を保持する略半凹球面の凹部３７が形成
されるとともに、上記上回転軸３３に形成した内孔３４
と連通する通孔３８が、凹部３７の頂部に開口されて設
けられている。この頂部は、上下回転軸３３，３２の回
転軸線上に形成され、内孔３４，通孔３８を介して上記
流体供給装置から送出される流体の流体圧を球形工具３
５に対して均等に作用し得るようになっている。

【００１８】上記回転軸３３の外周部には、上回転軸３
３を回転自在かつ上下方向（上回転軸の軸方向）に移動
自在に保持し、上回転軸３３に取り付けたホルダ３６を
回転自在かつ被加工材３１に対して推進自在に保持する
筒状の進退軸３９が設けられている。この進退軸３９の
外周部には、進退軸３９をその軸方向に移動自在に支持
する筒状の支持軸４０が設けられている。この支持軸４
０には、進退軸３９を固定する固定ビス４１が設けられ
、ホルダ３６と被加工材３１との間隔を任意に設定し得
るようになっている。

【００１９】また、ホルダ３６の側方かつ下方には、被
加工材３１と球形工具３５との間に研削液４２を噴出す
るパイプ４３が研削液供給装置（図示省略）に連結され
て配置されている。

【００２０】次に、上記装置を用いた本発明の凹レンズ
は加工方法の実施例を説明する。本実施例の凹球面研磨
工程からなり、凹球面創成工程により創成した凹球面を
研磨加工するものである。

【００２１】まず、凹球面創成工程において、ホルダ３
６を上昇して粗粒砥石からなる球形工具３５をホルダ３
６の凹部３７と被加工材３１の上面間に配置する。次に
、ホルダ３６を固定ビス４１を介して所定位置に固定し
た後、上回転軸３３の内孔３４に連結した流体供給装置
（図示省略）を作動させ、内孔３４およびホルダ３６の
通孔３８を介して、流体供給装置から空気を球形工具３
５とホルダ３６の凹３７間に供給する。この空気の供給
と同時に、駆動装置（図示省略）を作動させ、上回転軸
３３、下回転軸３２とともにホルダ３６、被加工材３１
をそれぞれ図示する矢印方向に回転し、かつ研削液供給
装置（図示省略）を作動させて、パイプ４３から研削液
４２を球体加工装置軽工具３５と被加工材３１間に噴出
しつつ、被加工材３１に凹球面（図示省略）を創製成す
る。

【００２２】上記工程において、まず、下回転軸３２の
回転により球形工具３５と被加工材との接点は、被加工
材３１の回転軸線上に維持される。また、通孔３８から
供給された空気は球形工具３５と凹部３７の内壁面との
間から外部に放出するとともに、通孔３８が凹部３７の
頂部に開口されているため、球形工具３５と凹部３７の
内壁全面との間にわずかな間隙４４を生じさせた状態で
、球形工具３５が凹部３７内に保持される。この空気は
、上記微少な間隙４４を急速に流れ落ちるため、空気圧
は球形工具３５に確実な荷重としょて作用し、これによ
り球形工具３５は、被加工材３１の上面３１ａに圧着さ
れる。さらに、球形工具３５は、空気の流れによりホル
ダ３６の回転に追従して回転する。このため、被加工材
３１の回転軸線上に頂点を持ち、良好な精度を有する凹
球面が被加工材３１の上面３１ａに形成される。そして
、加工に伴い、微少に摩耗した球形工具３５の曲率半径
と一致した凹球面を創成することができる。

【００２３】上記球面創成工程が完了した後、凹球面創
成工程と同じ手順で、粗粒砥石からなる球形工具３５か
ら樹脂を結合材として微細砥粒砥石からなる球形工具３
５に交換する。そして、その後、凹球面創成工程と同様
に、創成された凹球面の研磨工程を行い、所望の研磨面
に加工した凹球面を得ることができる。

【００２４】

【実施例２】図４〜図６は、本発明の凹レンズ加工方法
の実施例２における凹面創成工程８凹面研磨工程）を示
す縦断面図、図７は、本実施例の加工方法により成形さ
れた凹部レンズを示す断面図である。

【００２５】本実施例においては、図３に示した凹レン
ズ加工装置３０を用いて、まず、図４に示すように、曲
率半径Ｒ１　を有する粗粒砥石からなる球形工具５１を
ホルダ３６の凹部３７に保持し、実施例１と同様に被加
工材３１の上面３１ａに半径Ｒ１　の凹球面を創製成す
る（図示７参照）。次に、球形工具５１を曲率半径Ｒ２
　（Ｒ１　＞Ｒ２　）を有する粗粒砥石からなる球形工
具５２に交換し、実施例１と同様に、半径Ｒ１　の曲面
の下方に半径Ｒ２　の凹曲面を創成する（図７参照）。

【００２６】上記凹球面の創成工程が終了した後、曲率
半径Ｒ１　を有する微細砥粒砥石からなる球形工具５３
に交換して、半径Ｒ１　の凹球面を研磨加工する。次に
、半径Ｒ２　を有する微細砥粒砥石からなる球形工具５
４に交換して、半径Ｒ２　の凹球面を研磨加工し、図７
に示す二重曲率を有する凹レンズ５５を形成する。その
他の凹レンズ加工方法は、実施例１と同様である。

【００２７】本実施例によれば、曲律半径Ｒ１　，Ｒ２
　の球形工具５１，５２，５４を交換しつつ用いること
で、上記実施例１と同様な作用，孔かを有しつつ、精度
の高い二重曲率を有する凹レンズ５５を簡単に加工する
ことができる。

【００２８】

【実施例３】図８は、本発明の凹レンズ加工方法の実施
例３に用いる凹レンズ加工装置の要部を示す縦断面図で
ある。

【００２９】本実施例の凹レンズ加工装置は、図３に示
すした凹〃レンズ加工装置３０の上部３０ａを凹レンズ
加工の数に対応して接地されている。また、被加工材６
０は、回転しないテーブル６１上に固定されるとともに
、まず、球形工具３５と接触する被加工材６０の上面６
１ａには、球形工具３５の横ずれを防止するための微笑
な凹部６３がそれぞれ形成されている。この凹部６３に
より、被加工材６０が回転運動しなくても、求める位置
に実施例１と同様に凹球面を形成することができる。

【００３０】本実施例によれば、上記実施例１と同様な
作用，効果を得ることができる。さらに、複数の旧態工
具３５により、同一被加工材６０に、複数の精度のよい
凹球面を簡単に短時間に加工することができる。

【００３１】

【実施例４】図９〜図１１は、本発明の凹レンズ加工方
法の実施例４における凹面創成工程（凹面研磨工程）を
示す断面図である。

【００３２】本実施例の凹レンズ加工装置７０は、図１
に示した下回転軸３２を駆動装置（図示省略）により図
１１に示すように球形工具３５の中心に関して、角度α
の揺動運動し得るように下回転軸７１が設けられている
。その他の構成は、図１と同様である。

【００３３】次に、本実施例の凹レンズ加工方法を説明
すると、図９および図１０に示すように、まず、実施例
１と同様に被加工材３１の上面３１ａに深さｈ１　の微
少凹球面７２を形成する。次にさらに加工を進めて深さ
ｈ２　の所望の凹球面７３を形成するために、ホルダ３
６と下回転軸７１とを回転しつつ、下回転軸７１をホル
ダ３６の回転軸線に対して角度θだけ傾斜させ、この角
度θを傾斜させた下回転軸７１の回転軸線を中心に角度
αを揺動しつつ球形工具３５により凹球面７２の創成を
する。

【００３４】そして、上記凹球面創成形工程が終了した
後、球形工具３５を研磨用の球形工具３５に交換し、し
た回転軸７１を傾斜かつ揺動しつつ凹球面７３の研磨加
工し、所望の凹球面を形成する。

【００３５】本実施例にあっては、下回転軸７１を鉛直
方向に保持しつつ、まず被加工材３１の上面３１ａに球
形工具３５を所望の位置に位置決めする微少凹球面７２
を形成した後、下回転軸７１を傾斜かつ揺動して研削，
研磨加工を行うため、被加工材３１の凹球面に対して球
形工具３５の加工圧力が均等に作用し、より高精度な凹
球面を形成することができる。その他の作用，効果は、
上記実施例１と同様で

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、球形工
具を交換するだけで、被加工材に凹球面の創成を行った
後、その創成した凹球面の研磨加工を一台の加工装置で
行うことができ、良好な加工面精度を有する凹球面を短
縮時間で得ることができる。また、加工装置自体の構成
が単純で低コストに製作できるとともに、加工装置を何
台か並べて、必要な箇所に必要な数だけの凹球面を用意
に加工し形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の凹レンズ加工方法と装置を概念的に示
す断面図である。

【図２】本発明の凹レンズ加工方法における加工終了時
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例１における凹レンズ加工装置の
要部を示す縦断面図である。

【図４】本発明の実施例２における二重球面の凹レンズ
加工時を示す縦断面図である。

【図５】本発明の実施例２における大径の凹球面の加工
時を示す縦断面図である。

【図６】本発明の実施例２における小径の凹球面の加工
時を示す縦断面図である。

【図７】加工された凹レンズを示す縦断面図である。

【図８】本発明の実施例３における凹レンズ加工方法と
加工装置を示す縦断面図である。

【図９】本発明の実施例４における凹レンズの加工し始
めの状態を示す縦断面図である。

【図１０】本発明の実施例４における凹レンズ加工方法
において、被加工材に微少凹球面の加工時を示す縦断面
図である。

【図１１】本発明の実施例４における凹球面の加工時を
示す縦断面図である。

【図１２】従来の球面ラップ装置を示す縦断面図である
。

【図１３】従来の球面ラップ装置のラップ体を示す縦断
面図である。

【図１４】従来の球面ラップ装置の作用を示す一部切欠
した正面図である。

【図１５】従来の球面ラップ装置の作用を示す一部切欠
した正面図である。

【符号の説明】

１　　３１　　６０　　被加工材 １ａ　　３１ａ　　６０ａ　　被加工材の上面２　　３
６　　ホルダ ３　　３５　　５１　　５３　　球状工具４　　３３　
　上回転軸 ５　　供給孔 ３４　　内孔 ３８　　通孔 ６　　４２　　研削液 ７　　４３　　パイプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転自在または固定した被加工材の上
   面と、この被加工材の上面と、この被加工材の上面に対
   して直角な回転軸回りに回転するホルダとの間で被加工
   材を加工する球状工具を保持した後、その球状工具を流
   体により被加工材の上面に押圧しつつ、ホルダを回転さ
   せて球状工具を転動させるとともに、被加工材と球形工
   具間に研削液を供給しつつ加工することを特徴とする凹
   レンズ加工方法。
2. 【請求項２】　　前記被加工材を前記ホルダノカイテン
   軸に対して傾斜させるとともに、この傾斜した状態で被
   加工材を前記球形工具の中心を中心として揺動させつつ
   加工することを特徴とする請求項１記載の凹レンズ加工
   方法。
3. 【請求項３】　　被加工材を回転自在または固定して設
   け、この被加工材の上面において被加工材を加工する球
   状工具を転動自在に保持する少なくとも一つのホルダを
   設け、このホルダを、前記被加工物の上面に対して接近
   自在でかつ被加工物の上面に対して直角な回転軸回りに
   回転自在に設け、ホルダ内に前記球状工具を被加工材の
   上面に押圧する流体の供給孔を形成するとともに、被加
   工材と球状工具間に研削液を供給する研削液供給手段を
   設けたことを特徴とする凹レンズ加工装置。
4. 【請求項４】　　前記被加工材を前記ホルダ回転軸に対
   して傾斜させるとともに揺動する傾斜揺動手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３記載の凹レンズ加工装置。