JPH10156690A - 光学部材の球面創成方法 - Google Patents
光学部材の球面創成方法Info
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- JPH10156690A JPH10156690A JP31671296A JP31671296A JPH10156690A JP H10156690 A JPH10156690 A JP H10156690A JP 31671296 A JP31671296 A JP 31671296A JP 31671296 A JP31671296 A JP 31671296A JP H10156690 A JPH10156690 A JP H10156690A
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- Japan
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- grinding wheel
- spherical surface
- optical member
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カップ型研削砥石の磨耗状況に影響されず、
熟練技術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定が
行う。 【解決手段】 カーブジェネレータのワーク軸８上に光
学部材用素材７を保持して回転させ、これを回転するカ
ップ型研削砥石１４に当接させて球面を創成する光学部
材の球面創成方法において、カップ型研削砥石１４の真
の砥石有効径Ｄ0を、初期加工時のスイベル角θ1 、並
びに初期加工した光学部材用素材７の曲率半径Ｒ1 およ
びヘソ径Ｈのそれぞれの値から計算で求め、この真の砥
石有効径Ｄ 0 の値を基に加工条件の補正を行う。
熟練技術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定が
行う。 【解決手段】 カーブジェネレータのワーク軸８上に光
学部材用素材７を保持して回転させ、これを回転するカ
ップ型研削砥石１４に当接させて球面を創成する光学部
材の球面創成方法において、カップ型研削砥石１４の真
の砥石有効径Ｄ0を、初期加工時のスイベル角θ1 、並
びに初期加工した光学部材用素材７の曲率半径Ｒ1 およ
びヘソ径Ｈのそれぞれの値から計算で求め、この真の砥
石有効径Ｄ 0 の値を基に加工条件の補正を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーブジェネレー
タを用いたレンズまたはレンズ成形型部材などの光学部
材の球面創成方法に関する。
タを用いたレンズまたはレンズ成形型部材などの光学部
材の球面創成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カーブジェネレータを用いた光学
部材の球面創成方法には、日本オプトメカトロニクス協
会発行の「光学素子加工技術」に所載の技術が開示され
ている。この技術を図１１〜図１４を用いて説明する。
図１１は一般的に知られたカーブジェネレータを用いた
光学部材の球面創成方法の加工原理図、図１２は砥石ス
ピンドルの軸心を所定のスイベル角に設定した図、図１
３はワークスピンドルの軸心を砥石先端曲率半径の中心
に合致させた図、図１４はワークスピンドルをカップ型
研削砥石に当接させて球面創成加工する図である。
部材の球面創成方法には、日本オプトメカトロニクス協
会発行の「光学素子加工技術」に所載の技術が開示され
ている。この技術を図１１〜図１４を用いて説明する。
図１１は一般的に知られたカーブジェネレータを用いた
光学部材の球面創成方法の加工原理図、図１２は砥石ス
ピンドルの軸心を所定のスイベル角に設定した図、図１
３はワークスピンドルの軸心を砥石先端曲率半径の中心
に合致させた図、図１４はワークスピンドルをカップ型
研削砥石に当接させて球面創成加工する図である。
【０００３】図１１において、ワークスピンドル１０１
は、その軸心たるワーク軸１０５を中心に低速回転す
る。ワークスピンドル１０１の先端には、光学ガラス等
からなるワーク１０２を保持している。ワークスピンド
ル１０１は、ワーク軸１０５に平行なＸ軸および垂直な
Ｙ軸の方向に、それぞれ矢印Ｂ、矢印Ｃに示すように移
動自在に構成されている。砥石スピンドル１０３は、そ
の軸心たるＡ軸を中心に高速回転する。砥石スピンドル
１０３の先端には、カップ型研削砥石１０４が取着され
ている。カップ型研削砥石１０４の先端は、砥石中央径
Ｄの環状をなし、その先端断面形状は砥石中央径Ｄ上に
中心１０４ａをもつ砥石先端曲率半径ｒの円弧状に形成
されている。また、砥石スピンドル１０３のＡ軸上の原
点Ｏを中心として、砥石スピンドル１０３は矢印Ｓの方
向に旋回自在に構成されている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およ
びＡ軸は原点Ｏを基準にした同一平面上に存在してい
る。
は、その軸心たるワーク軸１０５を中心に低速回転す
る。ワークスピンドル１０１の先端には、光学ガラス等
からなるワーク１０２を保持している。ワークスピンド
ル１０１は、ワーク軸１０５に平行なＸ軸および垂直な
Ｙ軸の方向に、それぞれ矢印Ｂ、矢印Ｃに示すように移
動自在に構成されている。砥石スピンドル１０３は、そ
の軸心たるＡ軸を中心に高速回転する。砥石スピンドル
１０３の先端には、カップ型研削砥石１０４が取着され
ている。カップ型研削砥石１０４の先端は、砥石中央径
Ｄの環状をなし、その先端断面形状は砥石中央径Ｄ上に
中心１０４ａをもつ砥石先端曲率半径ｒの円弧状に形成
されている。また、砥石スピンドル１０３のＡ軸上の原
点Ｏを中心として、砥石スピンドル１０３は矢印Ｓの方
向に旋回自在に構成されている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およ
びＡ軸は原点Ｏを基準にした同一平面上に存在してい
る。
【０００４】上記カーブジェネレータを用いて球面を創
成するには、まず、スイベル角θを下記式を用いて算
出する。 ｓｉｎθ＝Ｄ／２（Ｒ±ｒ）・・・ 但し、 θ：Ｘ軸とＡ軸とのなす角（以後「スイベル角」とよ
ぶ） Ｄ：カップ型研削砥石の砥石中央径 Ｒ：ワークに創成される球面の曲率半径 ｒ：カップ型研削砥石の砥石先端曲率半径（＋は凸面加
工、−は凹面加工）
成するには、まず、スイベル角θを下記式を用いて算
出する。 ｓｉｎθ＝Ｄ／２（Ｒ±ｒ）・・・ 但し、 θ：Ｘ軸とＡ軸とのなす角（以後「スイベル角」とよ
ぶ） Ｄ：カップ型研削砥石の砥石中央径 Ｒ：ワークに創成される球面の曲率半径 ｒ：カップ型研削砥石の砥石先端曲率半径（＋は凸面加
工、−は凹面加工）
【０００５】目標とする球面の曲率半径をＲ0 として、
カップ型研削工具の砥石中央径Ｄおよび先端曲率半径ｒ
を測定し、式にそれぞれ代入してスイベル角θを求め
る。つぎに図１２に示すように、砥石スピンドル３を，
計算で求めたスイベル角θになるように旋回させる。さ
らに、図１３に示すように、ワークスピンドル１０１の
ワーク軸１０５のＹ座標ｙ1 とカップ型研削砥石１０４
の砥石先端曲率半径ｒの中心１０４ａのＹ座標ｙ2 とが
合致するように、ワークスピンドル１０１をＹ軸方向に
移動する。さらにまた、図１４に示すように、ワークス
ピンドル１０１を低速回転させながらＸ軸方向に移動し
て、高速回転するカップ型研削砥石１０４に近接させ、
ワーク１０２が所定の厚さになるまで研削加工する。所
定の厚さになったところで、ワークスピンドル１０１の
Ｘ軸方向の移動を停止し、ワ−ク１０２を１回転以上さ
せることにより、目標とする球面が得られる。
カップ型研削工具の砥石中央径Ｄおよび先端曲率半径ｒ
を測定し、式にそれぞれ代入してスイベル角θを求め
る。つぎに図１２に示すように、砥石スピンドル３を，
計算で求めたスイベル角θになるように旋回させる。さ
らに、図１３に示すように、ワークスピンドル１０１の
ワーク軸１０５のＹ座標ｙ1 とカップ型研削砥石１０４
の砥石先端曲率半径ｒの中心１０４ａのＹ座標ｙ2 とが
合致するように、ワークスピンドル１０１をＹ軸方向に
移動する。さらにまた、図１４に示すように、ワークス
ピンドル１０１を低速回転させながらＸ軸方向に移動し
て、高速回転するカップ型研削砥石１０４に近接させ、
ワーク１０２が所定の厚さになるまで研削加工する。所
定の厚さになったところで、ワークスピンドル１０１の
Ｘ軸方向の移動を停止し、ワ−ク１０２を１回転以上さ
せることにより、目標とする球面が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術には、つぎのような問題点があった。従来の加工条件
の設定においては、砥石中央径Ｄと砥石先端曲率半径ｒ
とを測定し、その測定値を基に加工条件設定を行うが、
一般に砥石先端は精度良く製作されていないので、砥石
先端曲率半径ｒを精度良く測定することは困難である。
また、砥石先端曲率半径ｒが精度良く製作されていたと
しても、カップ型研削砥石は使用している間に先端形状
が変化する。即ち、加工条件によって異なるものの、図
１５に示すように、（ａ）の円弧形状から（ｂ）の尖っ
た形状に移行する。このように変化した形状では、砥石
先端曲率半径ｒを測定することはできないので、前記
式を用いる代わりに、新品の砥石でないかぎり、下記
式を用いた加工条件の設定を余儀なくされている。 ｓｉｎθ＝Ｄ11／（２Ｒ0 ）・・・ 但し、 θ：スイベル角 Ｄ11：概略の砥石中央径 Ｒ0 ：目標とする球面の曲率半径 従って、概略の砥石中央径Ｄ11は正確な数値を代入でき
ないので、正しいスイベル角θを求めることができず、
概略の球面創成加工を行って、熟練技術者による経験と
カンとによって、最終的な加工条件の補正が行われてい
た。
術には、つぎのような問題点があった。従来の加工条件
の設定においては、砥石中央径Ｄと砥石先端曲率半径ｒ
とを測定し、その測定値を基に加工条件設定を行うが、
一般に砥石先端は精度良く製作されていないので、砥石
先端曲率半径ｒを精度良く測定することは困難である。
また、砥石先端曲率半径ｒが精度良く製作されていたと
しても、カップ型研削砥石は使用している間に先端形状
が変化する。即ち、加工条件によって異なるものの、図
１５に示すように、（ａ）の円弧形状から（ｂ）の尖っ
た形状に移行する。このように変化した形状では、砥石
先端曲率半径ｒを測定することはできないので、前記
式を用いる代わりに、新品の砥石でないかぎり、下記
式を用いた加工条件の設定を余儀なくされている。 ｓｉｎθ＝Ｄ11／（２Ｒ0 ）・・・ 但し、 θ：スイベル角 Ｄ11：概略の砥石中央径 Ｒ0 ：目標とする球面の曲率半径 従って、概略の砥石中央径Ｄ11は正確な数値を代入でき
ないので、正しいスイベル角θを求めることができず、
概略の球面創成加工を行って、熟練技術者による経験と
カンとによって、最終的な加工条件の補正が行われてい
た。
【０００７】また例えば、ワークがレンズの場合に、レ
ンズの加工品質には、球面の曲率半径、レンズ中心部に
創成される削り残しの突起（以下ヘソとよぶ）の有無、
および中肉の厚さの３項目が挙げられるが、前記２項目
（球面の曲率半径、レンズ中心部のヘソの有無）の補正
をそれぞれ行うと他の項目に影響する。そのため、熟練
技術者といえども、１項目の補正を行い、目標とするレ
ンズの球面を創成するためには、数回〜数十回の補正に
よる試し加工を行うこととなり、長時間を要していた。
ンズの加工品質には、球面の曲率半径、レンズ中心部に
創成される削り残しの突起（以下ヘソとよぶ）の有無、
および中肉の厚さの３項目が挙げられるが、前記２項目
（球面の曲率半径、レンズ中心部のヘソの有無）の補正
をそれぞれ行うと他の項目に影響する。そのため、熟練
技術者といえども、１項目の補正を行い、目標とするレ
ンズの球面を創成するためには、数回〜数十回の補正に
よる試し加工を行うこととなり、長時間を要していた。
【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、カップ型研削砥石の磨耗状況に影響されず、熟練技
術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定が行える
光学部材の球面創成方法を提供することである。
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、カップ型研削砥石の磨耗状況に影響されず、熟練技
術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定が行える
光学部材の球面創成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、カーブジェネ
レータのワーク軸上に光学部材用素材を保持して回転さ
せ、これを回転するカップ型研削砥石に当接させて球面
を創成する光学部材の球面創成方法において、前記カッ
プ型研削砥石の真の砥石有効径Ｄ0 を、初期加工時のス
イベル角θ1 、並びに初期加工した光学部材用素材の曲
率半径Ｒ1 およびヘソ径Ｈのそれぞれの値から計算で求
め、この真の砥石有効径Ｄ0 の値を基に加工条件の補正
を行うことを特徴とする。
に、請求項１、２または３に係る発明は、カーブジェネ
レータのワーク軸上に光学部材用素材を保持して回転さ
せ、これを回転するカップ型研削砥石に当接させて球面
を創成する光学部材の球面創成方法において、前記カッ
プ型研削砥石の真の砥石有効径Ｄ0 を、初期加工時のス
イベル角θ1 、並びに初期加工した光学部材用素材の曲
率半径Ｒ1 およびヘソ径Ｈのそれぞれの値から計算で求
め、この真の砥石有効径Ｄ0 の値を基に加工条件の補正
を行うことを特徴とする。
【００１０】請求項１、２または３に係る発明の作用で
は、カップ型研削砥石の真の砥石有効径Ｄ0 を、初期加
工時のスイベル角θ1 、並びに初期加工した光学部材用
素材の曲率半径Ｒ1 およびヘソ径Ｈのそれぞれの値から
計算で求め、この真の砥石有効径Ｄ0 の値を基に加工条
件の補正を行うことにより、カップ型研削砥石の磨耗を
直接測定する必要がなく、正確な補正を行うことができ
る。請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、
真の砥石有効径Ｄ0 は、下記式にて求められるので、
迅速な計算が可能となる。 Ｄ0 ＝２｜Ｒ1 ｜ｓｉｎ〔θ1 −ｓｉｎ-1｛Ｈ／（２｜Ｒ1 ｜）｝〕・・ 但し、 θ1 ：初期加工時のスイベル角 Ｒ1 ：スイベル角θ1 で加工された球面の曲率半径（凸
面は＋、凹面は−） Ｈ：スイベル角θ1 で加工された球面のヘソ径（外ヘソ
は＋、内ヘソは−） 請求項３に係る発明の作用では、上記作用に加え、加工
条件の補正のうち、補正後のスイベル角θ0 を下記式
にて求められるので、迅速な計算が可能となる。 θ0 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ0 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ 但し、 Ｄ0 ：真の砥石有効径 Ｒ0 ：目標とする球面の曲率半径
は、カップ型研削砥石の真の砥石有効径Ｄ0 を、初期加
工時のスイベル角θ1 、並びに初期加工した光学部材用
素材の曲率半径Ｒ1 およびヘソ径Ｈのそれぞれの値から
計算で求め、この真の砥石有効径Ｄ0 の値を基に加工条
件の補正を行うことにより、カップ型研削砥石の磨耗を
直接測定する必要がなく、正確な補正を行うことができ
る。請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、
真の砥石有効径Ｄ0 は、下記式にて求められるので、
迅速な計算が可能となる。 Ｄ0 ＝２｜Ｒ1 ｜ｓｉｎ〔θ1 −ｓｉｎ-1｛Ｈ／（２｜Ｒ1 ｜）｝〕・・ 但し、 θ1 ：初期加工時のスイベル角 Ｒ1 ：スイベル角θ1 で加工された球面の曲率半径（凸
面は＋、凹面は−） Ｈ：スイベル角θ1 で加工された球面のヘソ径（外ヘソ
は＋、内ヘソは−） 請求項３に係る発明の作用では、上記作用に加え、加工
条件の補正のうち、補正後のスイベル角θ0 を下記式
にて求められるので、迅速な計算が可能となる。 θ0 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ0 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ 但し、 Ｄ0 ：真の砥石有効径 Ｒ0 ：目標とする球面の曲率半径
【００１１】
【発明の実施の形態】図１〜図８は発明の実施の形態を
示し、図１はカーブジェネレータの平面図、図２はＮＣ
装置による球面創成加工法のフローチャート、図３はス
イベル台の初期のスイベル角を設定した図、図４は砥石
先端とワーク軸を略合致させた図、図５は手動モードに
よる初期の球面創成加工の図、図６はヘソの種類を示す
図、図７はワークの測定図、図８は自動モードによる球
面創成加工の図である。まず、本発明の実施の形態に用
いるカーブジェネレータについて説明する。
示し、図１はカーブジェネレータの平面図、図２はＮＣ
装置による球面創成加工法のフローチャート、図３はス
イベル台の初期のスイベル角を設定した図、図４は砥石
先端とワーク軸を略合致させた図、図５は手動モードに
よる初期の球面創成加工の図、図６はヘソの種類を示す
図、図７はワークの測定図、図８は自動モードによる球
面創成加工の図である。まず、本発明の実施の形態に用
いるカーブジェネレータについて説明する。
【００１２】図１において、図示を省略した基台上に
は、Ｙスライド台１がＹモータ２の駆動によりＹ軸方向
に移動自在に配設されている。Ｙスライド台１上には、
ワークヘッド３が配設され、Ｘモータ４の駆動によりＸ
軸方向に移動自在となっている。ワークヘッド３には、
ワークスピンドル５が装備され、図示を省略したモータ
の駆動によりワークスピンドル５の軸心たるワーク軸８
を中心に低速回転する。ワークスピンドル５の先端に
は、光学ガラスからなる光学部材用素材としてのワーク
７を保持したチャック６が取着されている。
は、Ｙスライド台１がＹモータ２の駆動によりＹ軸方向
に移動自在に配設されている。Ｙスライド台１上には、
ワークヘッド３が配設され、Ｘモータ４の駆動によりＸ
軸方向に移動自在となっている。ワークヘッド３には、
ワークスピンドル５が装備され、図示を省略したモータ
の駆動によりワークスピンドル５の軸心たるワーク軸８
を中心に低速回転する。ワークスピンドル５の先端に
は、光学ガラスからなる光学部材用素材としてのワーク
７を保持したチャック６が取着されている。
【００１３】また、前記基台上には、旋回モータ１０の
駆動により原点Ｏを中心として旋回するスイベル台９が
配設されている。スイベル台９上には、砥石ヘッド１１
が配設され、砥石ヘッド１１には、砥石スピンドル１２
が装備されている。砥石スピンドル１２は図示を省略し
たモータの駆動により研磨スピンドル１２の軸心たる砥
石軸１３を中心に高速回転する。砥石スピンドル１２の
先端には、カップ型研削砥石１４が取着されている。カ
ップ型研削砥石１４は、砥石先端が磨耗しているので、
真の砥石有効径Ｄ0 は測定できないため、概略砥石径Ｄ
1 が測定されている。なお、図１において原点Ｏを基準
として、ワーク軸８に平行なＸ軸と、ワーク軸８に垂直
なＹ軸とが設定され、Ｘ軸、Ｙ軸、ワーク軸８および砥
石軸１３は同一平面上に存在する。また、砥石軸１３と
原点Ｏとの距離Ｗが存在し、カーブジェネレータ固有の
値を有している。
駆動により原点Ｏを中心として旋回するスイベル台９が
配設されている。スイベル台９上には、砥石ヘッド１１
が配設され、砥石ヘッド１１には、砥石スピンドル１２
が装備されている。砥石スピンドル１２は図示を省略し
たモータの駆動により研磨スピンドル１２の軸心たる砥
石軸１３を中心に高速回転する。砥石スピンドル１２の
先端には、カップ型研削砥石１４が取着されている。カ
ップ型研削砥石１４は、砥石先端が磨耗しているので、
真の砥石有効径Ｄ0 は測定できないため、概略砥石径Ｄ
1 が測定されている。なお、図１において原点Ｏを基準
として、ワーク軸８に平行なＸ軸と、ワーク軸８に垂直
なＹ軸とが設定され、Ｘ軸、Ｙ軸、ワーク軸８および砥
石軸１３は同一平面上に存在する。また、砥石軸１３と
原点Ｏとの距離Ｗが存在し、カーブジェネレータ固有の
値を有している。
【００１４】Ｙモータ２、Ｘモータ４および旋回モータ
１０は、ＮＣ装置１５に電気的に接続されており、これ
らのモータは図２に示すフローチャートにより制御され
る。ＮＣ装置１５には、通常の球面創成加工プログラム
と補正計算プログラムとが記憶されている。この補正計
算プログラムは、式（ａ）でカップ型研削砥石１４の真
の砥石有効径Ｄ0 、式（ｂ）でワーク７を目標とする球
面の曲率半径Ｒ0 に加工できるスイベル角θ0 、式
（ｄ）でカップ型研削砥石１４に対するＹスライド台１
のＹ方向のスパークアウトＹ座標Ｙ0 （真の砥石有効径
Ｄ0 と砥石先端部Ｅとが交差する位置）、式（ｆ）でワ
ーク７の中肉測定値Ｔ1 と中肉目標値Ｔ0 との差ΔＴ、
式（ｇ）で砥石軸１３のスイベル角を補正することによ
るワーク７の中肉変化量ΔＴθ、式（ｈ）でワーク７の
中肉目標値Ｔ0 を加工できるカップ型研削砥石１４に対
するワークヘッド３のＸ方向のスパークアウトＸ座標Ｘ
0 （真の砥石有効径Ｄ0 と砥石先端部Ｅとが交差する位
置）をそれぞれ求めている。なお、Ｙモータ２、Ｘモー
タ４および旋回モータ１０は、手動モードで制御するこ
ともできるようになっている。
１０は、ＮＣ装置１５に電気的に接続されており、これ
らのモータは図２に示すフローチャートにより制御され
る。ＮＣ装置１５には、通常の球面創成加工プログラム
と補正計算プログラムとが記憶されている。この補正計
算プログラムは、式（ａ）でカップ型研削砥石１４の真
の砥石有効径Ｄ0 、式（ｂ）でワーク７を目標とする球
面の曲率半径Ｒ0 に加工できるスイベル角θ0 、式
（ｄ）でカップ型研削砥石１４に対するＹスライド台１
のＹ方向のスパークアウトＹ座標Ｙ0 （真の砥石有効径
Ｄ0 と砥石先端部Ｅとが交差する位置）、式（ｆ）でワ
ーク７の中肉測定値Ｔ1 と中肉目標値Ｔ0 との差ΔＴ、
式（ｇ）で砥石軸１３のスイベル角を補正することによ
るワーク７の中肉変化量ΔＴθ、式（ｈ）でワーク７の
中肉目標値Ｔ0 を加工できるカップ型研削砥石１４に対
するワークヘッド３のＸ方向のスパークアウトＸ座標Ｘ
0 （真の砥石有効径Ｄ0 と砥石先端部Ｅとが交差する位
置）をそれぞれ求めている。なお、Ｙモータ２、Ｘモー
タ４および旋回モータ１０は、手動モードで制御するこ
ともできるようになっている。
【００１５】上述のカーブジェネレータを用いて、レン
ズの凸球面を創成加工する場合について説明する。ま
ず、カップ型研削砥石１４の概略砥石径Ｄ1 を測定す
る。つぎに下記式に概略砥石径Ｄ1 および球面の目標
曲率半径Ｒ0 を代入して、初期スイベル角θ1 （スイベ
ル角：砥石軸１３とワーク軸８とのなす角）を求める。 θ1 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ1 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ つぎに、図３に示すように、スイベル角がθ1 になるよ
うに、スイベル台９を手動モードで旋回する。さらに、
図４に示すように、カップ型研削砥石１４の砥石先端部
Ｅとワーク軸８とが目分量で合致するように、Ｙスライ
ド台１を手動モードで移動する。
ズの凸球面を創成加工する場合について説明する。ま
ず、カップ型研削砥石１４の概略砥石径Ｄ1 を測定す
る。つぎに下記式に概略砥石径Ｄ1 および球面の目標
曲率半径Ｒ0 を代入して、初期スイベル角θ1 （スイベ
ル角：砥石軸１３とワーク軸８とのなす角）を求める。 θ1 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ1 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ つぎに、図３に示すように、スイベル角がθ1 になるよ
うに、スイベル台９を手動モードで旋回する。さらに、
図４に示すように、カップ型研削砥石１４の砥石先端部
Ｅとワーク軸８とが目分量で合致するように、Ｙスライ
ド台１を手動モードで移動する。
【００１６】つぎに、図示を省略したモータを駆動さ
せ、ワークスピンドル５と砥石スピンドル１２とを回転
させる。さらに、ワークヘッド３を手動モードで、Ｘ軸
の正方向へゆっくり移動させ、球面創成加工を行う。図
５に示すように、ワーク７がワーク軸８に相当する球面
の中心まで加工されたところでワークヘッド３の送りを
止める。このときの送りは、ワーク７が削り過ぎによる
不良とならないように、厚さが中肉目標値Ｔ0 より厚い
位置で停止させる。この状態で、ワーク７が１回転以上
するまで待機してから、ワークヘッド３のＸ座標を初期
位置（図４のＸ座標）に戻す。
せ、ワークスピンドル５と砥石スピンドル１２とを回転
させる。さらに、ワークヘッド３を手動モードで、Ｘ軸
の正方向へゆっくり移動させ、球面創成加工を行う。図
５に示すように、ワーク７がワーク軸８に相当する球面
の中心まで加工されたところでワークヘッド３の送りを
止める。このときの送りは、ワーク７が削り過ぎによる
不良とならないように、厚さが中肉目標値Ｔ0 より厚い
位置で停止させる。この状態で、ワーク７が１回転以上
するまで待機してから、ワークヘッド３のＸ座標を初期
位置（図４のＸ座標）に戻す。
【００１７】ここで、球面創成加工されたワーク７の曲
率半径Ｒ1 、中心にできるヘソ径Ｈ、および中肉Ｔ1 を
測定する。それぞれの測定方法は以下の通りである。 （１）曲率半径Ｒ1 の測定 簡易球面計を使用して、マスターレンズとの比較により
計算で求める。 （２）ヘソ径Ｈの測定 ノギスまたは工具顕微鏡などを用いて測定する。但し、
ヘソには、図６（ａ）に示すように、ワーク７の回転軸
がカップ型研削砥石１４の外側にあるために発生する外
へソと、図６（ｂ）に示すように、内側にあるために発
生する内へソがある。計算上では、外へソの径Ｈは正
（＋）として、内へソの径Ｈは負（−）として扱う。な
お、内へソと外へソとの見分けは、ワーク７の球面の加
工跡から判断する。 （３）中肉Ｔ1 の測定 図７（ａ）に示すように、ヘソが無い場合は、ワーク７
の回転軸上を、ヘソがある場合は、ヘソ径Ｈの円周上で
ワーク７の回転軸と平行な方向に測定する。
率半径Ｒ1 、中心にできるヘソ径Ｈ、および中肉Ｔ1 を
測定する。それぞれの測定方法は以下の通りである。 （１）曲率半径Ｒ1 の測定 簡易球面計を使用して、マスターレンズとの比較により
計算で求める。 （２）ヘソ径Ｈの測定 ノギスまたは工具顕微鏡などを用いて測定する。但し、
ヘソには、図６（ａ）に示すように、ワーク７の回転軸
がカップ型研削砥石１４の外側にあるために発生する外
へソと、図６（ｂ）に示すように、内側にあるために発
生する内へソがある。計算上では、外へソの径Ｈは正
（＋）として、内へソの径Ｈは負（−）として扱う。な
お、内へソと外へソとの見分けは、ワーク７の球面の加
工跡から判断する。 （３）中肉Ｔ1 の測定 図７（ａ）に示すように、ヘソが無い場合は、ワーク７
の回転軸上を、ヘソがある場合は、ヘソ径Ｈの円周上で
ワーク７の回転軸と平行な方向に測定する。
【００１８】つぎに、測定した曲率半径Ｒ1 、ヘソ径
Ｈ、中肉Ｔ1 と、目標とする球面の曲率半径Ｒ0 、中肉
目標値Ｔ0 、初期スイベル角θ1 、ワークヘッドの初期
スパークアウトＸ座標Ｘ1 、および初期スパークアウト
Ｙ座標Ｙ1 の値をＮＣ装置に入力する。手動モードから
自動モードに切り替えて、図２に示したフローチャート
のプログラムを走らせ、図８に示すように、球面創成加
工を行う。
Ｈ、中肉Ｔ1 と、目標とする球面の曲率半径Ｒ0 、中肉
目標値Ｔ0 、初期スイベル角θ1 、ワークヘッドの初期
スパークアウトＸ座標Ｘ1 、および初期スパークアウト
Ｙ座標Ｙ1 の値をＮＣ装置に入力する。手動モードから
自動モードに切り替えて、図２に示したフローチャート
のプログラムを走らせ、図８に示すように、球面創成加
工を行う。
【００１９】球面創成加工後、再度、ワーク７の球面曲
率半径、ヘソ径および中肉を測定し、目標どおりの球面
が創成されたか否か確認する。このワーク７の球面は、
真の砥石有効径Ｄ0 を基に求められた加工条件で球面創
成加工されているので、殆どの場合、目標どおりの形状
に球面創成されているが、微妙に目標値とずれている項
目があれば、その項目のみ、測定値を再度入力し、再補
正を行う。補正が完了し、連続加工に入った後でも、カ
ップ型研削砥石の磨耗や、温度変化による影響から、ワ
ークの球面形状が変化する可能性があるので、定期的に
上記３項目（曲率半径Ｒ、ヘソ径Ｈ、中肉Ｔ）を測定
し、測定値が目標値とずれたときのみ、その測定値を入
力し、補正を行う。
率半径、ヘソ径および中肉を測定し、目標どおりの球面
が創成されたか否か確認する。このワーク７の球面は、
真の砥石有効径Ｄ0 を基に求められた加工条件で球面創
成加工されているので、殆どの場合、目標どおりの形状
に球面創成されているが、微妙に目標値とずれている項
目があれば、その項目のみ、測定値を再度入力し、再補
正を行う。補正が完了し、連続加工に入った後でも、カ
ップ型研削砥石の磨耗や、温度変化による影響から、ワ
ークの球面形状が変化する可能性があるので、定期的に
上記３項目（曲率半径Ｒ、ヘソ径Ｈ、中肉Ｔ）を測定
し、測定値が目標値とずれたときのみ、その測定値を入
力し、補正を行う。
【００２０】本発明の実施の形態によれば、曲率半径、
ヘソ、中肉の３つの補正が同時に正確に行え、カップ型
研削砥石の磨耗による補正精度の悪化がないため、熟練
技術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定を行う
ことができる。
ヘソ、中肉の３つの補正が同時に正確に行え、カップ型
研削砥石の磨耗による補正精度の悪化がないため、熟練
技術者でなくても、短時間で正確な加工条件設定を行う
ことができる。
【００２１】
【実施例】つぎに、上述の発明の実施の形態に示した球
面創成方法に基づいて、ＣＡＤを用いた作図により、レ
ンズの凸球面の補正精度を確認した実施例を説明する。
図９〜図１０は本実施例を示し、図９は初期加工を示す
図、図１０は加工条件補正後の球面創成加工を示す図で
ある。
面創成方法に基づいて、ＣＡＤを用いた作図により、レ
ンズの凸球面の補正精度を確認した実施例を説明する。
図９〜図１０は本実施例を示し、図９は初期加工を示す
図、図１０は加工条件補正後の球面創成加工を示す図で
ある。
【００２２】本実施例は、図９に示す光学素材からなる
ワーク７を曲率半径Ｒ0 ＝１７．３７２ｍｍ、中肉Ｔ0
＝７．１０５ｍｍの凸レンズに加工するものである。目
標とする球面の曲率半径Ｒ0 ＝１７．３７２と、初期加
工時のスイベル角θ1 ＝３８°とをＮＣ装置１５（図１
参照）に入力しての初期加工における各軸のスパークア
ウト座標は、Ｘ1 ＝−９．７１３ｍｍ、Ｙ1 ＝７．１５
６ｍｍ、θ1 ＝３８°である。初期加工にて創成される
レンズの形状は、曲率半径Ｒ1 ＝１１．７５７ｍｍ、中
肉Ｔ1 ＝９．２１９ｍｍ、ヘソ径Ｈ＝２ｍｍ（内へソ）
になる。この３つの値を作業者が測定して、ＮＣ装置１
５に入力したとすると、図２で示した補正計算プログラ
ムの計算結果は、以下のようになる。
ワーク７を曲率半径Ｒ0 ＝１７．３７２ｍｍ、中肉Ｔ0
＝７．１０５ｍｍの凸レンズに加工するものである。目
標とする球面の曲率半径Ｒ0 ＝１７．３７２と、初期加
工時のスイベル角θ1 ＝３８°とをＮＣ装置１５（図１
参照）に入力しての初期加工における各軸のスパークア
ウト座標は、Ｘ1 ＝−９．７１３ｍｍ、Ｙ1 ＝７．１５
６ｍｍ、θ1 ＝３８°である。初期加工にて創成される
レンズの形状は、曲率半径Ｒ1 ＝１１．７５７ｍｍ、中
肉Ｔ1 ＝９．２１９ｍｍ、ヘソ径Ｈ＝２ｍｍ（内へソ）
になる。この３つの値を作業者が測定して、ＮＣ装置１
５に入力したとすると、図２で示した補正計算プログラ
ムの計算結果は、以下のようになる。
【００２３】〔入力値〕 Ｗ＝４（カーブジェネレータの固有値） Ｒ0 ＝１７．３７２ Ｔ0 ＝７．１０５ Ｒ1 ＝１１．７５７ Ｔ1 ＝９．２１９ Ｈ＝−２（内へソにより−） θ1 ＝３８ Ｙ1 ＝７．１５６ Ｘ1 ＝−９．７１３ 〔計算結果〕 θ0 ＝２７．４２ Ｙ0 ＝３．４１１ Ｘ0 ＝−６．７１３
【００２４】図１０に示すように、上記計算結果のスパ
ークアウト座標で球面創成加工をした結果では、曲率半
径Ｒ0 ＝１７．３７２ｍｍ、中肉Ｔ0 ＝７．１０５ｍｍ
で、ヘソが出現しないレンズの凸球面を創成できること
が分かり、１回の補正で目標どおりの球面を得ることが
確認できた。
ークアウト座標で球面創成加工をした結果では、曲率半
径Ｒ0 ＝１７．３７２ｍｍ、中肉Ｔ0 ＝７．１０５ｍｍ
で、ヘソが出現しないレンズの凸球面を創成できること
が分かり、１回の補正で目標どおりの球面を得ることが
確認できた。
【００２５】なお、本発明の実施の形態では、曲率半径
の測定を球面計により換算する計算式は、補正計算プロ
グラムにはなく、別に行うものであったが、この計算プ
ログラムに入れてもよい。この場合、曲率半径Ｒを入力
する替わりに、球面計に表示されるマスターレンズとの
球欠量の差を入力すればよいので、より作業者の負担が
減り、工数削減になる。
の測定を球面計により換算する計算式は、補正計算プロ
グラムにはなく、別に行うものであったが、この計算プ
ログラムに入れてもよい。この場合、曲率半径Ｒを入力
する替わりに、球面計に表示されるマスターレンズとの
球欠量の差を入力すればよいので、より作業者の負担が
減り、工数削減になる。
【００２６】また、本発明の実施の形態では、スイベル
角およびワーク軸のスパークアウト座標（θ、Ｘ、Ｙ）
を毎回入力するようにしていたが、各軸のスパークアウ
ト座標は自動的にＮＣ装置に入力できるようにしてもよ
い。この場合、作業者は補正したいときに、ワークの測
定値（曲率半径Ｒ、ヘソ径Ｈ、中肉Ｔ）の３項目のみ入
力すればよく、作業者の負担が減り工数削減になる。
角およびワーク軸のスパークアウト座標（θ、Ｘ、Ｙ）
を毎回入力するようにしていたが、各軸のスパークアウ
ト座標は自動的にＮＣ装置に入力できるようにしてもよ
い。この場合、作業者は補正したいときに、ワークの測
定値（曲率半径Ｒ、ヘソ径Ｈ、中肉Ｔ）の３項目のみ入
力すればよく、作業者の負担が減り工数削減になる。
【００２７】さらにまた、本発明の実施の形態では、レ
ンズの凸球面を創成する場合について説明したが、凹球
面を創成する場合にも同様に適用することができる。ま
た、レンズの他、球面を有するプリズムなどの他の光学
素子の球面創成加工にも適用することができる。さら
に、プレスレンズやプラスチックレンズを成形するため
の成形型部材の球面創成加工にも適用することができ
る。
ンズの凸球面を創成する場合について説明したが、凹球
面を創成する場合にも同様に適用することができる。ま
た、レンズの他、球面を有するプリズムなどの他の光学
素子の球面創成加工にも適用することができる。さら
に、プレスレンズやプラスチックレンズを成形するため
の成形型部材の球面創成加工にも適用することができ
る。
【００２８】なお、本発明は下記（１）に記載の発明を
含むものである。 （１） 前記加工条件の補正を、下記に示すステップで
行うことを特徴とする請求項１記載の光学部材の球面創
成方法。 ステップ１） カップ型研削砥石の初期概略砥石径Ｄ1
を測定する。 ステップ２） 下記式により求めたスイベル角θ1 で
光学部材用素材の初期加工を行う。 θ1 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ1 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ 但し、Ｄ1 ：初期概略砥石径、Ｒ0 ：目標の曲率半径 ステップ３） ステップ２で加工された光学部材用素材
の球面の曲率半径Ｒ1（凸面は＋、凹面は−）とヘソ径
Ｈ（外ヘソは＋、内ヘソは−）を測定する。 ステップ４） 前記式により、真の砥石有効径Ｄ0 を
求める。 ステップ５） 前記式により、目標の曲率半径Ｒ0 に
創成加工できるスイベル角θ0 を求める。 ステップ６） スイベル角をθ0 にする。 ステップ７） 真の砥石有効径Ｄ0 とワーク軸が交差す
るように、ワーク軸または砥石軸を移動する。 ステップ８） ステップ２で加工された光学部材用素材
の中肉測定値Ｔ1 と中肉目標値Ｔ0 との差ΔＴ＝Ｔ0 −
Ｔ1 を求める。 ステップ９） ステップ６で、スイベル角をθ1 からθ
0 に変化させ、ステップ７でワーク軸または砥石軸を移
動したことにより、中肉が変化する量ΔＴθを求める。 ステップ10） 中肉目標値Ｔ0 に加工するためのワーク
切り込み座標Ｘ0 を下記式により求める。 Ｘ0 ＝Ｘ1 ＋ΔＴθ−ΔＴ・・・ 但し、Ｘ1 ：初期加工でのワーク切り込み座標 ステップ11） ワークの切り込み座標がＸ0 になるまで
切り込み加工する。 ステップ12） 目標とする球面形状に加工されているか
確認する。ずれている項目があれば、ステップ４に戻
り、再度補正する。 このようなステップ１〜１２によって作業を進めること
により、請求項１の効果に加え、ＮＣ装置による自動モ
ード作業を容易に推進することができる。
含むものである。 （１） 前記加工条件の補正を、下記に示すステップで
行うことを特徴とする請求項１記載の光学部材の球面創
成方法。 ステップ１） カップ型研削砥石の初期概略砥石径Ｄ1
を測定する。 ステップ２） 下記式により求めたスイベル角θ1 で
光学部材用素材の初期加工を行う。 θ1 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ1 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ 但し、Ｄ1 ：初期概略砥石径、Ｒ0 ：目標の曲率半径 ステップ３） ステップ２で加工された光学部材用素材
の球面の曲率半径Ｒ1（凸面は＋、凹面は−）とヘソ径
Ｈ（外ヘソは＋、内ヘソは−）を測定する。 ステップ４） 前記式により、真の砥石有効径Ｄ0 を
求める。 ステップ５） 前記式により、目標の曲率半径Ｒ0 に
創成加工できるスイベル角θ0 を求める。 ステップ６） スイベル角をθ0 にする。 ステップ７） 真の砥石有効径Ｄ0 とワーク軸が交差す
るように、ワーク軸または砥石軸を移動する。 ステップ８） ステップ２で加工された光学部材用素材
の中肉測定値Ｔ1 と中肉目標値Ｔ0 との差ΔＴ＝Ｔ0 −
Ｔ1 を求める。 ステップ９） ステップ６で、スイベル角をθ1 からθ
0 に変化させ、ステップ７でワーク軸または砥石軸を移
動したことにより、中肉が変化する量ΔＴθを求める。 ステップ10） 中肉目標値Ｔ0 に加工するためのワーク
切り込み座標Ｘ0 を下記式により求める。 Ｘ0 ＝Ｘ1 ＋ΔＴθ−ΔＴ・・・ 但し、Ｘ1 ：初期加工でのワーク切り込み座標 ステップ11） ワークの切り込み座標がＸ0 になるまで
切り込み加工する。 ステップ12） 目標とする球面形状に加工されているか
確認する。ずれている項目があれば、ステップ４に戻
り、再度補正する。 このようなステップ１〜１２によって作業を進めること
により、請求項１の効果に加え、ＮＣ装置による自動モ
ード作業を容易に推進することができる。
【００２９】
【発明の効果】請求項１、２または３に係る発明によれ
ば、カップ型研削砥石の磨耗を直接測定する必要がな
く、正確な補正を行うことができるので、カップ型研削
砥石の磨耗による補正精度の悪化がなく、熟練技術者で
なくても、短時間で正確な加工条件設定を行うことがで
きる。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、
真の砥石有効径の迅速な計算が可能となるので、ＮＣ装
置による自動モード作業が容易となる。請求項３に係る
発明によれば、上記効果に加え、補正後のスイベル角の
迅速な計算が可能となるので、ＮＣ装置による自動モー
ド作業が容易となる。
ば、カップ型研削砥石の磨耗を直接測定する必要がな
く、正確な補正を行うことができるので、カップ型研削
砥石の磨耗による補正精度の悪化がなく、熟練技術者で
なくても、短時間で正確な加工条件設定を行うことがで
きる。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、
真の砥石有効径の迅速な計算が可能となるので、ＮＣ装
置による自動モード作業が容易となる。請求項３に係る
発明によれば、上記効果に加え、補正後のスイベル角の
迅速な計算が可能となるので、ＮＣ装置による自動モー
ド作業が容易となる。
【図１】発明の実施の形態のカーブジェネレータの平面
図である。
図である。
【図２】発明の実施の形態のＮＣ装置による球面創成加
工法のフローチャートである。
工法のフローチャートである。
【図３】発明の実施の形態のスイベル台の初期のスイベ
ル角を設定した図である。
ル角を設定した図である。
【図４】発明の実施の形態の砥石先端とワーク軸を略合
致させた図である。
致させた図である。
【図５】発明の実施の形態の手動モードによる初期の球
面創成加工の図である。
面創成加工の図である。
【図６】発明の実施の形態のヘソの種類を示す図であ
る。
る。
【図７】発明の実施の形態のワークの測定図である。
【図８】発明の実施の形態の自動モードによる球面創成
加工の図である。
加工の図である。
【図９】実施例の初期加工を示す図である。
【図１０】実施例の加工条件補正後の球面創成加工を示
す図である。
す図である。
【図１１】従来技術の一般的に知られたカーブジェネレ
ータを用いた光学部材の球面創成方法の加工原理図であ
る。
ータを用いた光学部材の球面創成方法の加工原理図であ
る。
【図１２】従来技術の砥石スピンドルの軸心を所定のス
イベル角に設定した図である。
イベル角に設定した図である。
【図１３】従来技術のワークスピンドルの軸心を砥石先
端曲率半径の中心に合致させた図である。
端曲率半径の中心に合致させた図である。
【図１４】従来技術のワークスピンドルをカップ型研削
砥石に当接させて球面創成加工する図である。
砥石に当接させて球面創成加工する図である。
【図１５】従来技術のカップ型研削砥石の先端の磨耗状
況を示す図である。
況を示す図である。
７ ワーク ８ ワーク軸 １４ カップ型研削砥石 θ1 スイベル角 Ｒ1 曲率半径 Ｈ ヘソ径
Claims (3)
- 【請求項１】 カーブジェネレータのワーク軸上に光学
部材用素材を保持して回転させ、これを回転するカップ
型研削砥石に当接させて球面を創成する光学部材の球面
創成方法において、 前記カップ型研削砥石の真の砥石有効径Ｄ0 を、初期加
工時のスイベル角θ1、並びに初期加工した光学部材用
素材の曲率半径Ｒ1 およびヘソ径Ｈのそれぞれの値から
計算で求め、この真の砥石有効径Ｄ0 の値を基に加工条
件の補正を行うことを特徴とする光学部材の球面創成方
法。 - 【請求項２】 前記真の砥石有効径Ｄ0 は、下記式に
て求めることを特徴とする請求項１記載の光学部材の球
面創成方法。 Ｄ0 ＝２｜Ｒ1 ｜ｓｉｎ〔θ1 −ｓｉｎ-1｛Ｈ／（２｜Ｒ1 ｜）｝〕・・ 但し、 θ1 ：初期加工時のスイベル角 Ｒ1 ：スイベル角θ1 で加工された球面の曲率半径（凸
面は＋、凹面は−） Ｈ：スイベル角θ1 で加工された球面のヘソ径（外ヘソ
は＋、内ヘソは−） - 【請求項３】 前記加工条件の補正のうち、補正後のス
イベル角θ0 を下記式にて求めることを特徴とする請
求項１記載の光学部材の球面創成方法。 θ0 ＝ｓｉｎ-1｛Ｄ0 ／（２｜Ｒ0 ｜）｝・・・ 但し、 Ｄ0 ：真の砥石有効径 Ｒ0 ：目標とする球面の曲率半径
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31671296A JP3686196B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 光学部材の球面創成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31671296A JP3686196B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 光学部材の球面創成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10156690A true JPH10156690A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3686196B2 JP3686196B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=18080067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31671296A Expired - Fee Related JP3686196B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 光学部材の球面創成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3686196B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31671296A patent/JP3686196B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3686196B2 (ja) | 2005-08-24 |
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