TWI476069B - Lens processing device - Google Patents

Description

透鏡加工裝置

本發明是有關於將透鏡的表面加工用的透鏡加工裝置。

透鏡表面的加工方法，是已知奧斯卡(Oscar)式、斜軸式、球心擺動式、行星擺動式等的各種的方法。習知是依據透鏡的形狀、材質等選擇這些的加工方法之中的最適合的加工方法，使用對應被選擇的加工方法的專用的透鏡加工裝置進行透鏡表面的加工。在專利文獻1中，被提案由利用凸輪及凸輪滾子的學習凸輪式將透鏡表面加工的球心擺動式的加工方法。

[專利文獻1]日本特開2004-17166號公報

習知，為了選擇各種的加工方法之中的最適合的加工方法，使用對應被選擇的加工方法的專用的透鏡加工裝置進行透鏡表面的加工，所以需要依據透鏡的形狀等個別準備各式各樣的方式的透鏡加工裝置。因此，需要大額的設備費和大的設置空間，而具有經濟性欠佳的問題。

且，習知的球心擺動式的透鏡加工裝置，除了上述的學習凸輪式以外，雖具有支點支撐式，但是在支點支撐式中在構造上可以加工的曲面有限制。對於此，在學習凸輪式中，因為需要依據加工的曲面交換凸輪，所以在加工準備上很花時間，整體的作業效率差。且，由凸輪的摩耗所產生的遊動、凸輪表面的污垢、異物的嚙入凸輪面的等發生的話，因為凸輪滾子會被限制，所以無法維持透鏡加工具的軌道精度。因此，有需要定期進行凸輪的檢點、維修、交換等，在維持管理需要很多的費用及時間。進一步，因為必需配合被加工的透鏡的曲面，準備多種類的凸輪，所以在設備需要大額的費用。除此之外，使用的凸輪因為是大型且重，所以凸輪交換不容易。且，在凸輪交換時，因為具有凸輪落下等的危險，所以也需要凸輪交換用的特別的裝置。進一步，依據凸輪的安裝狀態會使加工誤差發生，而也有加工精度的再現性差的問題。

進一步，無論是支點支撐式及學習凸輪式，皆有需要依據被加工的透鏡的曲面，將加工具的刃尖位置高精度地調整。因此，在調整上需要特殊技術，且，也需要很多的調整時間。

本發明的課題是提案一種透鏡加工裝置，將進行透鏡的加工的透鏡加工具，不利用凸輪機構，就可沿著任意的軌跡精度佳地移動，可藉由各種的加工方式將透鏡表面加工。

為了解決上述的課題，本發明的透鏡加工裝置是具備以下的結構特徵。

又，刮號內的符號是如後述的實施例，為了容易理解而附加，本發明不限定於實施例。

即，本發明的透鏡加工裝置(1)，其特徵為，具有：中心軸線(2a)是被配置成朝預先決定的Z軸的方向延伸的狀態的透鏡支架(7)、及將被保持在前述透鏡支架(7)的透鏡(6)加工用的透鏡加工具(8)、及在與前述透鏡支架(7)的中心軸線(2a)平行的平面內形成前述透鏡加工具(8)的旋轉中心軸線(3a)的狀態下將前述透鏡加工具(8)移動用的移動機構(10)，前述移動機構(10)，是具備：將前述透鏡加工具(8)朝該透鏡加工具(8)的旋轉中心軸線(3a)的方向直線往復移動用的第1驅動機構(30)、及將前述第1驅動機構(30)支撐的支撐構件(31)、及在以與前述平面垂直的Y軸平行的第1軸線(41a)為中心可旋轉的狀態下與前述支撐構件(31)連結的第1支軸(41)、及在從前述支撐構件(31)中的前述第1支軸(41)遠離Z軸的方向的位置朝接近及遠離前述第1支軸(41)的方向可直線往復移動並且在以與Y軸平行的第2軸線(42a)為中心可旋轉的狀態下與前述支撐構件(31)連結的第2支軸(42)、及將前述第1支軸(41)朝與Y軸及Z軸垂直的X軸的方向直線往復移動用的第2驅動機構(50)、及將前述第2支軸(42)朝X軸的方向直線往復移動用的第3驅動機構(60)。

在本發明的透鏡加工裝置的移動機構中，藉由第2驅動機構朝X軸方向可移動的第1支軸是在可旋轉的狀態與支撐構件連結，藉由第3驅動機構可個別朝X軸方向移動的第2支軸是對於支撐構件可旋轉並且對於第1支軸朝接近及遠離方向可移動的狀態下連結。因此，將第1支軸及第2支軸朝X軸方向個別移動的話，會隨此支撐構件朝與Y軸平行的軸線周圍繞轉，被搭載於支撐構件的第1驅動機構也一起繞轉。此結果，被搭載於第1驅動機構的透鏡加工具的旋轉中心軸線是成為對於透鏡支架的中心軸線(Z軸)傾斜的狀態。因此，藉由第1驅動機構將透鏡加工具在其旋轉中心軸線的方向移動動作的話，藉由第2及第3驅動機構與將透鏡加工具的方向變更的動作連動，就可以將透鏡加工具沿著各種的移動軌跡移動。

例如前述移動機構，可以使用以前述透鏡支架的中心軸線上的點為中心將前述透鏡加工具擺動用的擺動機構，就可以實現對應球心擺動式的透鏡加工。且，藉由將第1～第3驅動機構個別控制將透鏡加工具移動至預定的位置固定，就可以由對應習知的斜軸方式的加工方法進行透鏡表面加工。因此，多種的加工方式的加工，因為可以由1台的透鏡加工裝置進行，所以可以實現汎用性較高的透鏡加工裝置，可以削減設備費用和設置空間。

且，在本發明的移動機構中，使用進行直線往復移動的第1～第3驅動機構實現透鏡加工具的擺動運動等。這種驅動機構因為可以藉由具備線性導引、載置台等的剛性的較高的機構構成，所以透鏡加工具的移動軌跡成為可長時間、高精度地維持。因此，可以消解學習凸輪式等的球心擺動式的精度維持的問題。

進一步，本發明的移動機構因為未使用凸輪機構，所以也可以消解凸輪交換的問題及必需準備各種凸輪的問題。

在此，本發明的透鏡加工裝置的移動機構，是具備將前述透鏡加工具朝Y軸方向直線往復移動用的第4驅動機構，前述第4驅動機構是被搭載於前述第1驅動機構較佳。藉由第4驅動機構將透鏡加工夾具定位在Y軸的方向中的任意的位置，對於此位置藉由第1～第3驅動機構將透鏡加工具在與其旋轉中心軸線平行的平面上可以進行擺動等的任意的運動。因此，可以由對應習知的奧斯卡式的加工方法進行透鏡表面的加工。

在本發明的透鏡加工裝置中，進行透鏡的加工的透鏡加工具，不利用凸輪機構，就可沿著多樣的軌跡移動。因此，對於習知需要多種的透鏡加工裝置的透鏡加工因為可以集約於1台，所以可以削減設備投資、設置空間、利用率低的機械。

且，在凸輪交換等的加工準備所需要時間因為也可以大幅地削減所以作業效率可以改善。因為不需要使用重的凸輪機構，所以不需要凸輪交換等的作業而安全性提高，即使女性等的非勞力的作業員，也不需要使用特別的裝置，就可以進行加工的準備。

進一步，第1～第4驅動機構因為是進行具有導引和載置台等的剛性較高的直線往復運動的機構，所以可以由振動不會發生的方式移動透鏡加工具。因此，將透鏡加工具的移動軌跡可以長時間精度佳地保持，可以實現信賴性較高的加工。

以下，參照圖面，說明適用本發明的透鏡加工裝置的實施例。

第1圖是顯示本實施例的透鏡加工裝置的主要部的概略構成的立體圖。透鏡加工裝置1，是具有：上軸組件2、及被配置於上軸組件2的下方的下軸組件3、及由進行透鏡加工裝置1的各種的控制的微電腦等所構成的控制部4。上軸組件2，是具備將表面加工用的透鏡6保持用的透鏡支架7，下軸組件3，是具備將被保持在透鏡支架7的透鏡6加工用的透鏡加工具8。

上軸組件2，是具備：透鏡支架7可裝卸地被安裝於下端的支架軸7a、及將支架軸7a在可旋轉自如的狀態下支撐的支撐套筒11、及支撐套筒11被固定並朝上下方向可移動的移動塊體12、及將移動塊體12朝上下方向導引用的導引軌道13。移動塊體12，是沿著導引軌道13，藉由給進螺絲15移動。給進螺絲15是藉由伺服馬達16被旋轉驅動。支架軸7a，是藉由彈簧17朝下方推迫，成為可以藉由調整螺絲18調整彈簧17的加壓力。可取代彈簧17，藉由重錘、氣壓汽缸或是油壓汽缸將支架軸7a朝下方向推迫也可以。

透鏡支架7，是將透鏡6的加工面朝向下側的方式保持透鏡6。例如，透鏡支架7，是藉由省略圖示的挾盤或是真空拉引將透鏡6保持。但是，透鏡加工中，挾盤或是真空拉引可切換至開放狀態。在開放狀態下的加工中，透鏡6是一邊隨著透鏡加工具8旋轉一邊被加工。且，透鏡支架7，是藉由省略圖示的馬達而旋轉。在本例中，支架軸7a是垂直地被配置，被安裝於其下端的透鏡支架7的中心軸線2a是朝垂直方向(Z軸的方向)延伸。

下軸組件3，是具備：將被保持在透鏡支架7的透鏡6加工用的透鏡加工具8、及將透鏡加工具8在其旋轉中心軸線3a周圍旋轉驅動用的旋轉驅動機構9、及將透鏡加工具8對於透鏡支架7移動用的移動機構10。透鏡加工具8，是在朝上方的狀態被安裝在轉軸21的上端，轉軸21是藉由保持塊體22在可旋轉自如的狀態下被支撐。在保持塊體22中搭載有將轉軸21旋轉驅動用的轉軸馬達23。藉由這些轉軸21、保持塊體22及轉軸馬達23構成旋轉驅動機構9。

透鏡加工具8的移動機構10，在初期狀態中，如第1圖所示，下軸組件3的轉軸21的旋轉中心軸線3a是在與上軸組件2的透鏡支架7的中心軸線2a一致的位置將透鏡加工具8保持。移動機構10，是具備位置調整螺絲25(第4驅動機構)及第1～3驅動機構30、50、60。

詳細說明的話，移動機構10是具備塊體支撐板24，將透鏡加工具8的保持塊體22，在水平的Y軸方向可往復直線移動的狀態下支撐。對於保持塊體22的塊體支撐板24的Y軸方向的位置是成為可藉由位置調整螺絲25(第4驅動機構)調整。可取代位置調整螺絲25，搭載具備將保持塊體22朝Y軸方向往復直線移動用的馬達、給進螺絲及線性導引的驅動機構也可以。

將保持塊體22支撐的塊體支撐板24是被搭載於第1驅動機構30。第1驅動機構30是被搭載在配置成垂直的姿勢的支撐板31，在此支撐板31的表面具備：由一定的間隔平行地被配置的導引軌道32a、32b、及可沿著這些的導引軌道32a、32b滑動的滑動板33、及將滑動板33滑動用的給進螺絲34、及將給進螺絲34旋轉驅動用的伺服馬達35。在滑動板33的表面搭載有塊體支撐板24，該滑動板33的移動方向，是被作成與透鏡加工具8的旋轉中心軸線3a的方向一致的方向。

在第1驅動機構30的支撐板31的背面中第1支軸41及第2支軸42相互連結。第1支軸41，是在以與包含旋轉中心軸線3a的平面垂直的方向，即，朝與Y軸平行的方向延伸的第1軸線41a為中心可旋轉的狀態下與支撐板31的背面的上端側的部位連結。

第2支軸42，是在從支撐板31的背面中的第1支軸41遠離下方(Z軸的方向)的位置，藉由安裝於該支撐板31的背面的滑動機構43，在朝接近及遠離第1支軸41的方向可滑動的狀態下被支撐。且，該第2支軸42，是在以與Y軸平行的第2軸線42a為中心可旋轉的狀態下被安裝於滑動機構43。

接著，第1支軸41是被搭載於第2驅動機構50，成為藉由該第2驅動機構50，朝與Y軸及Z軸垂直的X軸的方向可直線往復移動。第2驅動機構50，是具備：固定有第1支軸41的滑動板51、及將此滑動板51朝X軸方向導引的導引軌道52、及沿著導引軌道52將滑動板51移動用的給進螺絲53、及將給進螺絲53旋轉驅動用的伺服馬達54。同樣地，第2支軸42是被搭載於第3驅動機構60，成為藉由該第3驅動機構60，朝X軸方向可直線往復移動。

第3驅動機構60，是具備：固定有第2支軸42的滑動板61、及將此滑動板61朝X軸方向導引用的導引軌道62、及沿著此導引軌道62將滑動板61移動用的給進螺絲63、及將給進螺絲63旋轉驅動用的伺服馬達64。又，導引軌道52、62，是被固定於未圖示的透鏡加工裝置1的架台。

接著，控制部4，是將上軸組件2的伺服馬達16、旋轉驅動機構9的轉軸馬達23、第1～第3驅動機構30、50、60的伺服馬達35、54、64驅動控制。藉由將伺服馬達35、54、64個別驅動控制，將透鏡加工具8沿著預定的移動軌跡移動，就可以在被保持於透鏡支架7的透鏡6的表面進行加工。

[透鏡加工具的動作例]

第2圖是顯示藉由透鏡加工裝置1的移動機構10將透鏡加工具球心擺動的情況的例的說明圖。即，將透鏡加工具8，以位於透鏡支架7的中心軸線2a上的加工半徑中心O為中心，在包含該中心軸線2a的平面內形成透鏡加工具8的旋轉中心軸線3a的狀態下，將透鏡加工具8朝左右擺動運動的情況的例。在圖中，支點A是第1支軸41的中心，支點B是第2支軸42的中心。

進行球心擺動式的加工的情況時，透鏡6的加工半徑為R，加工半徑中心O及支點A的距離為LO，從加工半徑中心O直到支點B為止的距離及加工半徑R的差為LT，對於Z軸的透鏡加工具8的旋轉中心軸線3a的傾斜為θ的話，支點A的移動量ΔXA及支點B的移動量ΔXB是如以下的方式被設定。

ΔXA=LOtanθ

ΔXB=(R+LT)tanθ

且，支點A、支點B移動的話，如第2圖所示對於加工半徑R因為發生誤差AZ，所以由第1驅動機構30所產生的旋轉中心軸線3a的方向的移動量△Z是如以下的方式被設定。

ΔZ=(LO/cosθ)-LO

又，角度θ為0°時，是透鏡支架7的中心軸線2a、及透鏡加工具8的旋轉中心軸線3a一致的初期位置。

在透鏡6的加工時，控制部4，是直到預定的值為止一邊將角度θ微細變化，一邊計算ΔXA、ΔXB及ΔZ。且，依據被計算的ΔXA、ΔXB及ΔZ，控制部4，是將伺服馬達35、54、64同步地控制。藉由此控制部4中的計算及控制，透鏡加工裝置1的移動機構10，是進行以加工半徑中心O為中心的透鏡加工具8的擺動運動，實現球心擺動式的透鏡6的加工。

在此，第1驅動機構30的Z軸方向的可移動範圍是加工半徑R的範圍內的情況時，將支點A固定，只有移動支點B形成角度θ，且，藉由第1驅動機構30藉由調整Z軸方向的透鏡加工具8的位置，實現球心擺動式的透鏡6的加工也可以。

又，不驅動伺服馬達，而將透鏡加工具8固定在預定的位置及角度，將上軸組件2上下動來進行透鏡6的加工的話，可以實現斜軸式的透鏡6的加工。

[其他的實施例]

第4驅動機構，可取代Y軸方向的位置調整螺絲25，使用由給進螺絲及伺服馬達所構成的Y軸驅動機構的情況時，藉由第1～第4驅動機構控制透鏡加工具8的移動位置，就可以實現行星方式的透鏡加工方法。且，可以組合：使用第4驅動機構的透鏡加工具8的Y軸方向的移動、及使用第2、3驅動機構的透鏡加工具8的X軸方向的移動，實現奧斯卡式的透鏡加工方法。進一步，藉由變更ΔXA、ΔXB及ΔZ的計算式，不只有球面透鏡，非球面透鏡等的多重曲面的加工也成為可能。

又，上述的例，雖是在初期狀態，上軸組件2的中心軸線2a、及下軸組件3的旋轉中心軸線3a，是直線狀形成的情況的例。但這些中心軸線2a及旋轉中心軸線3a，是在加工半徑中心O，由預先決定的角度交叉的狀態，作為初期狀態當然也可以。

且，上述的例，雖是在上側配置透鏡支架7，在下側配置透鏡加工具8的例，但是與其相反，在下側配置透鏡支架7，在上側配置透鏡加工具8也可以。進一步，在水平方向，將透鏡支架7及透鏡加工具8相面對配置的情況，在與垂直方向或是水平方向不同的方向將透鏡支架7及透鏡加工具8相面對配置的情況也可以。例如，在水平方向將透鏡支架7及透鏡加工具8相面對配置的情況時，在第1圖中使Z軸成為水平軸即可。

O‧‧‧加工半徑中心

1‧‧‧透鏡加工裝置

2‧‧‧上軸組件

2a‧‧‧中心軸線

3‧‧‧下軸組件

3a‧‧‧旋轉中心軸線

4‧‧‧控制部

6‧‧‧透鏡

7‧‧‧透鏡支架

7a‧‧‧支架軸

8‧‧‧透鏡加工具

9‧‧‧旋轉驅動機構

10‧‧‧移動機構

11‧‧‧支撐套筒

12‧‧‧移動塊體

13‧‧‧導引軌道

15‧‧‧給進螺絲

16‧‧‧伺服馬達

17‧‧‧彈簧

18‧‧‧調整螺絲

21．．．轉軸

22．．．保持塊體

23．．．轉軸馬達

24．．．塊體支撐板

25．．．位置調整螺絲

30．．．第1驅動機構

31．．．支撐板

32a、32b．．．導引軌道

33．．．滑動板

34．．．給進螺絲

35．．．伺服馬達

41．．．第1支軸

41a．．．第1軸線

42．．．第2支軸

42a．．．第2軸線

43．．．滑動機構

50．．．第2驅動機構

51．．．滑動板

52．．．導引軌道

53．．．給進螺絲

54．．．伺服馬達

60．．．第3驅動機構

61．．．滑動板

62．．．導引軌道

63．．．給進螺絲

64．．．伺服馬達

[第1圖]顯示適用本發明的透鏡加工裝置的主要部的概略構成的立體圖。

[第2圖]顯示將第1圖的透鏡加工裝置的透鏡加工具球心擺動的情況的動作例的說明圖。

1．．．透鏡加工裝置

2．．．上軸組件

2a．．．中心軸線

3．．．下軸組件

4．．．控制部

6．．．透鏡

7．．．透鏡支架

7a．．．支架軸

9．．．旋轉驅動機構

10．．．移動機構

11．．．支撐套筒

12．．．移動塊體

13．．．導引軌道

15．．．給進螺絲

16．．．伺服馬達

17．．．彈簧

18．．．調整螺絲

23．．．轉軸馬達

25．．．位置調整螺絲

30．．．第1驅動機構

31．．．支撐板

32a、32b．．．導引軌道

33．．．滑動板

34．．．給進螺絲

35．．．伺服馬達

41．．．第1支軸

41a．．．第1軸線

42．．．第2支軸

42a．．．第2軸線

43．．．滑動機構

50．．．第2驅動機構

51．．．滑動板

52．．．導引軌道

53．．．給進螺絲

54．．．伺服馬達

60．．．第3驅動機構

61．．．滑動板

62．．．導引軌道

63．．．給進螺絲

64．．．伺服馬達

Claims (3)

1. 一種透鏡加工裝置(1)，其特徵為，具有：中心軸線(2a)是被配置成朝預先決定的Z軸方向延伸的狀態的透鏡支架(7)、及將被保持在前述透鏡支架(7)的透鏡(6)加工用的透鏡加工具(8)、及在與前述透鏡支架(7)的中心軸線(2a)平行的平面內形成前述透鏡加工具(8)的旋轉中心軸線(3a)的狀態下將前述透鏡加工具(8)移動用的移動機構(10)，前述移動機構(10)，是具備：將前述透鏡加工具(8)朝該透鏡加工具(8)的旋轉中心軸線(3a)的方向直線往復移動用的第1驅動機構(30)、及將前述第1驅動機構(30)支撐的支撐構件(31)、及在以與前述平面垂直的Y軸平行的第1軸線(41a)為中心可旋轉的狀態下與前述支撐構件(31)連結的第1支軸(41)、及在從前述支撐構件(31)中的前述第1支軸(41)朝Z軸方向遠離的位置，藉由安裝在該支撐構件(31)的滑動機構(43)，被支撐為可朝接近及遠離前述第1支軸(41)的方向直線往復移動之狀態，並且在以與Y軸平行的第2軸線(42a)為中心可旋轉的狀態下安裝於前述滑動機構 (43)的第2支軸(42)、及將前述第1支軸(41)朝與Y軸及Z軸垂直的X軸的方向直線往復移動用的第2驅動機構(50)、及將前述第2支軸(42)朝X軸的方向直線往復移動用的第3驅動機構(60)。
2. 如申請專利範圍第1項的透鏡加工裝置(1)，其中，前述移動機構(10)，是以前述透鏡支架(7)的中心軸線(2a)上的點(O)為中心將前述透鏡加工具(8)擺動用的擺動機構。
3. 如申請專利範圍第1項的透鏡加工裝置(1)，其中，前述移動機構(10)，是具備將前述透鏡加工具(8)朝Y軸方向直線往復移動用的第4驅動機構(25)，前述第4驅動機構(25)是被搭載於前述第1驅動機構(30)。