200909129 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於將硏磨工具等之加工具壓附於加 之透鏡素材之狀態，實施擺動運動等之既定之運動 球面加工等之透鏡加工裝置。 【先前技術】 透鏡加工裝置，例如，對透鏡實施曲面加工之 磨裝置時，利用凸輪機構使硏磨工具對加工對象之 材實施擺動運動。利用凸輪機構之球面硏磨裝置如 獻1所記載。 此處所示之硏磨裝置係具備：具有圓筒曲面狀 面之基準凸輪；沿著基準凸輪之圓筒曲面移動之2 從動件、支撐於凸輪從動件之擺動體、以及支撐於 之硏磨皿。利用驅動裝置使一方之驅動側之凸輪從 著凸輪面移動，而使另一方之凸輪從動件追隨驅動 輪從動件之動作而沿著凸輪面移動，藉此，擺動體 血可對應凸輪面之形狀而沿著擺動軌跡進行擺動。 [專利文獻1]日本特公平7-61606號公報 【發明內容】 利用凸輪之擺動機構時，因爲擺動體及硏磨皿 軌跡係對應於凸輪面之形狀而決定，爲了以超越該 擺動角度、或沿著不同之擺動軌跡來擺動硏磨皿， 工對象 來進行 透鏡硏 透鏡素 專利文 之凸輪 個凸輪 擺動體 動件沿 側之凸 及硏磨 之擺動 軌跡之 必須實 -4- 200909129 施凸輪更換。此種硏磨裝置適合使用於同一形狀之大量加 工時。 然而，實施小批號、多品種之生產時，因爲必須頻繁 地實施凸輪更換，而造成該設置時間之損失，進而大幅降 低加工裝置之運轉效率。此外，爲了實施各種形狀之曲面 加工，必須配合各形狀準備基準凸輪，而提高製造成本。 有鑑於上述問題，本發明之課題係在提供無需實施凸 輪更換等之構件交換作業，可以實施各種曲面加工之透鏡 加工裝置。 本發明之透鏡加工裝置之特徵爲，具有： 可於X軸方向移動之第IX軸工作台及第2X軸工作 台； 以與前述X軸垂直相交且可於γ軸方向移動之狀態 配載於前述第IX軸工作台之第1Y軸工作台； 以可於前述Y軸方向移動之狀態配載於前述第2X軸 工作台之第2Y軸工作台； 具備相對於前述第1 Y軸工作台爲可以於垂直相交於 前述X軸及前述γ軸之z軸方向延伸之第1中心軸線周 圍進行旋轉之狀態進行連結之第1連結部、及相對於前述 第2Y軸工作台爲可以於前述Z軸方向延伸之第2中心軸 線周圍進行旋轉之狀態進行連結之第2連結部之連結工作 台； 以於垂直相交於前述Z軸之方向延伸之狀態配載於前 述連結工作台之工具轉軸； -5- 200909129 以同軸狀裝設於該工具轉軸之前端之硏磨工具等之 工具； 用以使前述第IX軸工作台於前述X軸方向移動之 1驅動手段； 用以使前述第1Y軸工作台於前述Y軸方向移動之 2驅動手段；以及 用以使前述第2X軸工作台及前述第2Y軸工作台 一方於該工作台之可移動方向之前述X軸或前述Y軸 方向移動之第3驅動手段。 本發明之透鏡加工裝置時，配置著2組之X軸工 台及Y軸工作台，Y軸工作台連結於連結工作台。因此 利用第1〜第3驅動手段，使各組之X軸工作台及γ軸 作台在X軸及Y軸方向移動，可使連結工作台上之一 沿著平行於X軸及γ軸之平面上之任意曲線軌跡移動 亦即，裝設於連結工作台所配載之朝Z軸方向之工具轉 之加工具，可以沿著平行於X軸及Y軸之平面上之任 曲線移動。因此，無需使用凸輪機構，可使加工具擺動 實施透鏡之球面加工等。此外，藉由以各驅動手段變更 組之X軸工作台及Y軸工作台之移動量及移動時序， 以變更加工具之移動軌跡。例如，可藉由N C控制方式 設定或變更加工具所描繪之對應於透鏡面之最終形狀之 動軌跡，而無需實施如利用凸輪機構之擺動機構時之凸 更換作業。 此處，爲了使裝設於工具轉軸之加工具於既定之角 加 第 第 之 之 作 工 點 Ο 軸 思 來 各 可 移 輪 度 -6- 200909129 範圍進行擺動運動，使其旋轉中心線與通過前述連結工作 台之前述第1中心軸線及前述第2中心軸線之連線中點之 該線段之垂線爲一致之方式，將前述工具轉軸配載於前述 連結工作台即可。 此外，當做球面加工裝置使用時，只要具有：驅動控 制前述第1〜第3驅動手段’使前述工具轉軸以該工具轉 軸之旋轉中心線之延長線上之點爲擺動中心來進行擺動之 控制手段；及以將加工對象之透鏡素材壓附於前述加工具 爲目的之透鏡保持具；且使前述擺動中心位於該透鏡保持 具之旋轉中心線上即可。 本發明之透鏡加工裝置，採用配置著2組之X軸工 作台及Y軸工作台，將Y軸工作台連結於連結工作台， 且將工具轉軸配載於該連結工作台之構成，利用3組之第 1〜第3驅動手段移動各工作台，可使裝設於連結工作台 所配載之工具轉軸之加工具沿著任意移動軌跡移動。 因此，依據本發明，無需實施凸輪更換作業即可變更 加工具之移動軌道。此外，因爲只需X軸工作台及Y軸 工作台之位置控制即可實現加工具之任意曲線軌道，故可 迅速且容易地對應加工形狀之變更。因此，實現不會降低 運轉效率卻可實施小批號、多品種生產之透鏡加工裝置。 此外，因爲無需如利用凸輪機構時之高分解能之齒輪 式減速機構等，故裝置構成較爲簡單且使宜。 此外，因爲也可實施圓錐面加工、非球面加工等’實 現可當做曲線產生器使用之高汎用性之透鏡加工裝置。 200909129 【實施方式】 以下，參照圖面，針對適用本發明之透鏡加工裝置之 實施形態進行說明。 (全體構成） 第1圖係適用本發明之光學球面透鏡硏磨用之球面硏 磨裝置之主要部份之槪略構成圖。球面硏磨裝置1具有用 以保持加工對象之透鏡素材W之透鏡保持具2，該透鏡保 持具2以朝下方式裝設於垂直配置之透鏡軸3之下端。透 鏡軸3藉由旋轉自如之狀態之昇降式之透鏡軸臂4進行保 持。 於透鏡保持具2之下方，以朝上方式配置著對保持於 該透鏡保持具2之透鏡素材W實施球面硏磨加工之硏磨 工具5。硏磨工具5具備凹狀之球面硏磨面5a，該硏磨工 具5裝設於工具轉軸6之上端。工具轉軸6係利用加工軸 馬達7實施旋轉驅動。此外’工具轉軸6藉由以下所述之 擺動機構1 〇 ’以位於透鏡保持具2之透鏡旋轉中心線2 a 之延長線上之擺動中心爲中心實施既定角度範圍之擺動。 此外，藉由擺動機構1 〇之工具轉軸6之擺動運動’以 及，裝設於其前端之硏磨工具5之擺動運動’可以利用 N C控制盤5 0來進行控制。 (擺動機構） -8 - 200909129 擺動機構10，於未圖示之裝置框之垂直面，具備介 由上下一對之X軸線性導引機構1 1、1 2以可於X軸方向 滑動之方式裝設之第IX軸工作台13及第2X軸工作台 14。X軸於本例時，爲水平軸，第1及第2X軸工作台 13、14並以左右並列方式配置。第1、第2X軸工作台 13、14爲同一形狀，係於一定厚度之上下方向較長之長 方形之板。X軸線性導引機構1 1、1 2具備公知之導引 軌、及沿著該導引軌滑動之滑塊。 於第IX軸工作台13之垂直表面13a，介由於垂直方 向延伸之Y軸線性導引機構1 5裝設著可於Y軸方向滑動 之第1Y軸工作台16。同樣地，於第2X軸工作台14之垂 直表面1 4a，亦介由於垂直方向延伸之Y軸線性導引機構 17裝設著可於Y軸方向滑動之第2Y軸工作台18。第1、 第2Y軸工作台16、18爲同一形狀，係一定厚度之上下 方向較長之長方形之板。Y軸線性導引機構1 5、1 7亦使 用公知之機構者。 該等第1、第2Y軸工作台16、18藉由連結工作台 1 9互相連結。連結工作台1 9爲大致五角形之一定厚度之 板，於對稱軸之兩側之對稱位置，分別介由第1連結軸 23及第2連結軸24連結著第1Y軸工作台16及第2Y軸 工作台18。第1、第2連結軸23、24垂直固定於第1、 第2Y軸工作台16、18之各垂直表面16a、18a，該等之 軸端，介由軸承25、26，以旋轉自如之狀態連結於連結 工作台19。第1連結軸23及第2連結軸24之中心軸線 -9- 200909129 23a、24a，在垂直相交於X軸及Y軸之Z軸方 因此，介由第1連結軸23、由軸承25所構成之 部23A、以及第2連結軸24、由軸承26所構成 結部24A，連結工作台19以可於中心軸線23a、 可旋轉自如之狀態連結於第1、第2 Y軸工作台】 於連結工作台19之垂直表面19a，裝設著 罩27，工具轉軸6以旋轉自如之狀態保持於轉 27。此外，加工軸馬達7裝設於轉軸保持罩2 7 本例時，工具轉軸6係以其旋轉中心線6 a位於 連結部23A之中心軸線23a及第2連結部24A 線24a之連線L之中點Ο之該線段之垂線爲一 裝設。 此處，於第1、第2X軸工作台13、14之X 引機構1 1、1 2，具備使第2X軸工作台14於X 動之之單一之X軸馬達3 1。相對於此，於第1 Y 1 6及第2Y軸工作台1 8之Y軸線性導引1 5、17 備可個別於Y軸方向移動之Y軸馬達3 2、3 3。 此外，第1圖係擺動機構1 〇之中立狀態之 立狀態時’左右之第1、第2 X軸工作台1 3、1 4 之透鏡旋轉中心線2 a以一定間隔位於左右對稱 此外，左右之第1、第2 Y軸工作台1 6、1 8配置 度之位置’配載於連結該等之連結工作台1 9之 6之旋轉中心線6a爲垂直延伸（γ軸方向延伸）， 旋轉中心線2 a爲一致。 向延伸。 第1連結 之第2連 2 4 a周圍 6、1 8。 轉軸保持 軸保持罩 之側面。 通過第1 之中心軸 致之方式 軸線性導 軸方向移 軸工作台 ，分別具 位置。中 夾著垂直 之位置。 於同一高 工具轉軸 而與透鏡 -10- 200909129 如以下之說明所示，藉由利用NC控制盤5 0 軸馬達3 1、Υ軸馬達32、33，使第2Χ軸工作台 軸方向移動，使第1、第2Υ軸工作台16、18分別 向移動，可以使工具轉軸6以擺動中心爲中心進行 動，藉此，可使裝設於工具轉軸6之上端之硏磨工 球面硏磨面5a進行擺動運動，而對透鏡素材W實 硏磨加工。 (擺動機構之動作） 第2圖及第3圖係藉由擺動機構1〇使硏磨工 平行於X軸及Y軸之垂直面上進行擺動運動時 圖。 首先，參照第2圖進行說明，P0及P2係用以 結工作台1 9之第2連結軸24之中心軸線24a及第 軸2 3之中心軸線2 3 a之位置之點。符號T係該等丨 P2之擺動軌跡。該擺動軌跡T之擺動中心爲P， 半徑爲R。如前面所述，工具轉軸6之旋轉中心鶴 與垂直相交於P0及P2之連線L，此外，與通過該 之中點〇之直線◦ P爲一致。2 A係中心軸線2 3 a、 之距離，直線Ο P之長度B，亦即，擺動中心P之 對應加工曲面之形狀來設定。 於連結軸24、23之位置位於P0、P2之位置之 使連結工作台1 9以擺動中心P爲中心旋轉角度δ 軸24、25移動至Ρ1及Ρ3。如此，藉由可以連結 驅動X W於X 於Υ方 擺動運 具5之 施球面 具5在 之說明 表示連 1連結 站ρ〇、 其擺動 :6 a係 連線L 24a間 位置係 狀態， ，連結 油24、 -11 - 200909129 23在以P爲中心之半徑R之擺動軌跡T上移動之方式， 使連結工作台1 9移動，可使連結工作台1 9進行與傳統所 使用之利用具有半徑R之圓弧狀之凸輪面之基準凸輪之硏 磨裝置，於凸輪面上設置與連結工作台1 9爲相同形狀之 擺動構件來使裝設於與連結軸24、23爲相同之位置之2 個凸輪從動件沿著凸輪面移動時相同之動作。 此處，參照第3圖進行說明，使連結工作台1 9以擺 動中心Ρ爲中心旋轉角度δ時之連結軸24、23之移動 量，相當於使χγ座標旋轉角度δ而成爲座標之 座標變換。變換後之x / y -座標，如以下之（1 )、（ 2)式所 不 ° X =xcos5 + ysin6 ... (1) y = - x s i η δ + y c 〇 s δ …（2 ) 第2圖所示之變數代入該等式，pi之座標（xU1)變 成如以下之（3)、（4)式所示。 X 1 = Acos δ -Bsin δ ...(3) yl=-Asin5-Bcos5...(4) 同樣地，Ρ3之座標（X2，y2)變成以下之（5)、（6)式所 不 ° x2 = -Acos5-Bsin5 ... (5) -12- 200909129 y2 = Asin5-Bcos5...(6) 因此，以使連結軸2 4、2 3從P 0及P 2移動至p 1 P3之方式，使連結工作台1 9進行擺動時之連結軸24 X軸方向及Y軸方向之移動量（ΔχΙ,ΔγΙ)如以下之（7) (8)式所示。 Δ X 1 = - A + A c 〇 s δ - B s i η δ ... ( 7) △ y 1 = Β - A s i n δ - Β c ο s δ …（8 ) 同樣地，連結軸23之X軸方向及Y軸方向之移動 (△x2，Z\y2)如以下之（9)、（10)式所示。 Δ X 2 = - A + A c 〇 s δ - B s i η δ ... ( 9 ) △ y 2 = Β - A s i η δ - Β c ο s δ …（1 0 ) 此處，連結軸2 4、2 3分別連結著第2 Υ軸工作 W、第1Υ軸工作台16。依據第2、第1Υ軸工作台18 1 6之驅動控制實施連結工作台1 9之擺動中心Ρ爲中心 旋轉時，首先，使第2 Υ軸工作台1 8側之連結軸24從 移動至Ρ1，其可以利用X軸馬達3 1、Υ軸馬達3 3使 2Υ軸工作台18於X軸及Υ軸方向移動來實現。另— 面，爲了使第1Υ軸工作台16側之連結軸23從Ρ2移 至Ρ3，可以利用Υ軸馬達32使第ΐγ軸工作台16於 及 之 量 台 、 之 Ρ0 第 方 動 Υ -13- 200909129 軸方向移動，而使連結軸23之中心之Y座標與（6)式所示 之y2成爲一致。該連結軸23之中心之X座標係由第IX 軸工作台1 3之從動所決定。 針對連結軸2 3之中心之X座標由從動所決定之點進 行詳細說明。首先，第1 Y軸工作台1 6之連結軸2 3之中 心之Y座標移動至y2時，第1、第2Y軸工作台16、18 之Y軸方向之距離（連結軸24、23之Y軸方向之距離 D)，依據上述（4)、（6)式，以下之（11)(12)式所示之關係 成立。 D = Asin5-Bcos5-(-Asin5-Bcos5)…（11) sin δ = D/2 A ... (1 2) 此處，參照第2圖及（12)式，距離2A係連結軸24、 23間之距離之既定値。此外，藉由使第1 Y軸工作台16 之座標移動至y2，可使連結軸24、23之連線L旋轉角度 δ。藉此，第2、第1Y軸工作台18、16之X軸方向之距 離（連結軸24、23之X軸方向之距離〇，以下之（13)式所 示之關係成立。亦即，第1Υ軸工作台16之X座標爲既 定。此外，該（1 3 )式之値，與利用上述（3 )式、（5 )式計算 時之C之値爲一致。 C = 2Acos5 ...(1 3) -14- 200909129 如此’第1Y軸工作台16只要實施Y軸方向之獨立 驅動即可，X軸方向之座標則由其他座標及構件尺寸等所 決定。 (其他實施形態） 上述實施形態時，具備1台之X軸馬達31;及獨立 移動第1、第2Y軸工作台16、18之2台之Y軸馬達 32、33。亦可以配置獨立移動第1、第2X軸工作台13、 I4之2台之X軸工作台；及移動第1、第2Y軸工作台 16、18之一方之1台之Y軸工作台。 上述之實施形態，係將本發明應用於透鏡球面加工裝 置者。本發明亦可以應用於實施球面以外之曲面加工之透 鏡加工裝置。例如，可藉由使加工具沿著圓錐面移動，對 透鏡素材 W實施圓錐面加工。此外，與曲線產生器相 同，可實施非球面加工。 【圖式簡單說明】 第1圖係應用本發明之透鏡硏磨裝置之槪略構成圖。 第2圖係第1圖之透鏡硏磨裝置之擺動機構之動作之 說明圖。 第3圖係第1圖之擺動機構之動作之說明圖。 【主要元件符號說明】 1 :球面硏磨裝置 -15- 200909129 2 :透鏡保持具 2 a :透鏡旋轉中心線 3 :透鏡軸 4 :透鏡軸臂 5 :硏磨工具 6 :工具轉軸 6 a :旋轉中心線 7 :加工軸馬達 1 〇 :擺動機構 1 1、12 : X軸線性導引機構 1 3 :第1 X軸工作台 14:第2X軸工作台 15、17 : Y軸線性導引機構 1 6 :第1 Y軸工作台 1 8 :第2 Y軸工作台 1 9 :連結工作台 2 3 :第1連結軸 24 :第2連結軸 2 3 A :第1連結部 24A :第2連結部 2 3 a、2 4 a :中心軸線 2 5、2 6 :軸承 27 =轉軸保持罩 3 1 : X軸馬達 -16 200909129 3 2、3 3 : Y軸馬達 5 0 : N C控制盤 P :擺動中心 W :透鏡素材