(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に延びるレンズホルダー軸と、
前記レンズホルダー軸の下端にピボット軸受を介して同軸状態で下向きに取り付けられ、当該ピボット軸受を中心として回転および揺動可能なレンズホルダーと、
前記レンズホルダー軸を垂直方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構と、
前記レンズホルダー軸を水平方向であるＸ軸方向に移動させるためのＸ軸移動機構と、
前記レンズホルダーに保持されたレンズを加工するために上向きに配置された凸状あるいは凹状の円弧状加工面を備えているレンズ加工具と、
前記レンズ加工具をＸ軸に直交する水平方向に延びるθ軸を中心として旋回させるためのθ軸旋回機構と、
前記レンズ加工具を、θ軸を通る当該レンズ加工具の中心軸線回りに回転させるレンズ加工具回転機構と、
前記Ｘ軸移動機構、前記Ｚ軸移動機構、および前記θ軸旋回機構を駆動制御して、前記レンズホルダー軸に取り付けた前記レンズホルダーのＸ軸方向への移動、当該レンズホルダーのＺ軸方向への移動、および前記レンズ加工具の前記θ軸を中心とする旋回を制御することにより、複数種類のレンズ加工モードを実行する駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段による前記レンズ加工モードには、前記θ軸を中心として旋回する前記レンズ加工具の前記円弧状加工面に対して、前記レンズホルダーのレンズ保持面に保持された加工対象のレンズが上側から水平に押し付けられた状態が維持されるように、前記Ｘ軸移動機構、前記Ｚ軸移動機構および前記θ軸旋回機構を駆動制御する、レンズを水平に維持した状態で加工を行うレンズ加工モードが含まれていることを特徴とするレンズ加工装置。
【請求項２】
前記のレンズを水平に維持した状態で加工を行うレンズ加工モードにおいては、
移動の条件として、加工半径ｒ（ｍ）、Ｘ軸方向の左移動量Ｌ（ｍ）、Ｘ軸方向の右移動量Ｒ（ｍ）を設定し、
初期位置においては前記レンズホルダー軸の中心軸線と前記レンズ加工具の回転中心線を一致させ、
前記初期位置にある前記レンズホルダーの座標位置を、Ｘ軸方向においてＸｏ（ｍ）、Ｚ軸方向においてＺｏ（ｍ）とし、前記レンズ加工具の旋回角度をθｏ（度）とすると、前記レンズホルダーのＸ軸方向の送り量Ｘ＝Ｘｄ（ｍ）に応じて、前記レンズホルダーのＺ軸方向の送り量Ｚｄと前記レンズ加工具のθ軸回りの旋回量θｄを、それぞれ、
θｄ＝ｓｉｎ-1（Ｘｄ／ｒ）（度）
Ｚｄ＝ｒ（１−ｃｏｓθｄ）（ｍ）
に設定する請求項１に記載のレンズ加工装置。
【請求項３】
前記レンズ加工具を、前記θ軸に平行なＹ軸の方向に移動させるＹ軸移動機構を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の加工方法によりレンズ表面の研磨加工、研削加工などを行うことのできる汎用性の高いレンズ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレンズ表面の加工方法としては、オスカー式、斜軸式、球心揺動式、遊星揺動式などの方法が知られている。レンズの形状、材質などに応じて、これらの加工方法のうちの最適な加工方法が選択され、選択された加工方法により加工を行う専用のレンズ加工装置を用いてレンズ表面を加工している。したがって、従来においては、様々な方式のレンズ加工装置を個別に用意しておく必要があるので、設備費や、設置スペースが多く必要であり、経済性に欠けるという問題がある。【０００３】
本願人は、特許文献１（特許第３９８１３２６号公報）において、皿型、カップ型のレンズ加工具をカム機構を利用することなく、任意の軌跡に沿って精度良く移動可能とし、各種の加工方式によりレンズ表面を加工可能なレンズ加工装置を提案している。このレンズ加工装置では、上向きのレンズ加工具の加工面に対して上側からレンズホルダーの下向きのレンズ保持面に水平に吸着保持されている加工対象のレンズに対して、下側からレンズ加工具の加工面を押し付けて加工を行うようにしている。また、レンズ加工具のＺ軸方向（垂直方向）への移動、そのＸ軸方向（水平方向）への移動、および、そのＺ軸およびＸ軸に直交するθ軸を中心とする旋回を制御することにより、各種のレンズ加工方法によってレンズ表面を加工できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来におけるレンズ曲面加工を行うために使用されているオスカー式、斜軸式、遊星揺動式のレンズ加工装置では、レンズ加工具の回転軸とレンズホルダー軸が所定の角度で傾斜している場合には、レンズを水平状態に維持できない。レンズは加工中においてレンズ加工具の回転に追従して回転運動を行っており、回転による慣性力により常に水平状態に戻ろうとする力がレンズに作用している。このため、レンズとレンズ加工具の間に生ずる押し付け応力が均一にならず、レンズ加工面の加工精度が低下することがある。【０００６】
また、レンズ加工具の回転軸とレンズホルダー軸が傾斜している場合には、レンズの交換時において、レンズホルダー軸に対する加圧力を開放して、レンズ加工具に対するレンズの押し付け力を解除した際に、レンズがレンズ加工具の加工面から滑落して破損する危険がある。【０００７】
さらに、加工完了時点でのレンズの傾きが一定でないと、自動搬送装置によるレンズの着脱が困難であり、手作業によるレンズ交換を余儀なくされる。このため、レンズ交換を自動化して作業の効率化を図ることができない。【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、レンズホルダー軸の先端にピボット軸受を介して回転および揺動可能に支持されたレンズホルダーにレンズを吸着保持し、このレンズにレンズ加工具を押し付けた状態でレンズおよびレンズ加工具を相対移動させてレンズ曲面の加工を行うレンズ加工装置において、レンズを常に水平に維持しながら各種の加工方式によりレンズ曲面を加工できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明のレンズ加工装置は、
垂直方向に延びるレンズホルダー軸と、
前記レンズホルダー軸の下端にピボット軸受を介して同軸状態で下向きに取り付けられ、当該ピボット軸受を中心として回転および揺動可能なレンズホルダーと、
前記レンズホルダー軸を垂直方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構と、
前記レンズホルダー軸を水平方向であるＸ軸方向に移動させるためのＸ軸移動機構と、
前記レンズホルダーに保持されたレンズを加工するために上向きに配置された凸状あるいは凹状の円弧状加工面を備えているレンズ加工具と、
前記レンズ加工具を、前記Ｘ軸に直交する水平方向に延びるθ軸を中心として旋回させるためのθ軸旋回機構と、
前記レンズ加工具を、前記θ軸を通る当該レンズ加工具の中心軸線回りに回転させるレンズ加工具回転機構と、
前記Ｘ軸移動機構、前記Ｚ軸移動機構、および前記θ軸旋回機構を駆動制御して、前記レンズホルダー軸に取り付けた前記レンズホルダーのＸ軸方向への移動、当該レンズホルダーのＺ軸方向への移動、および前記レンズ加工具の前記θ軸を中心とする旋回を制御することにより、複数種類のレンズ加工モードを実行する駆動制御手段とを有していることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のレンズ加工装置においては、前記駆動制御手段による前記レンズ加工モードには、前記θ軸を中心として旋回する前記レンズ加工具の前記円弧状加工面に対して、前記レンズホルダーのレンズ保持面に保持された加工対象のレンズが上側から水平に押し付けられた状態が維持されるように、前記Ｘ軸移動機構、前記Ｚ軸移動機構および前記θ軸旋回機構を駆動制御するレンズ加工モードが含まれていることを特徴としている。【００１１】
本発明のレンズ加工装置においては、直交する２軸方向（Ｚ軸およびＸ軸方向）へのレンズホルダーの送り動作により、レンズホルダーに吸着保持されている加工対象のレンズを、Ｚ軸およびＸ軸を含む垂直平面上において任意の軌跡に沿って移動させることができる。また、当該垂直平面上において、レンズ加工具の円弧状加工面をθ軸を中心とする円軌跡に沿って旋回させることができる。したがって、レンズ加工具の円弧状加工面に対して上側から水平にレンズを押し付けた状態を維持しながらレンズ表面を加工するレンズ加工モードを実現できる。【００１２】
本発明のレンズ加工装置において、前記レンズ加工具を、前記θ軸に平行なＹ軸の方向に移動させるＹ軸移動機構を有していることが望ましい。【００１３】
Ｙ軸移動機構によりレンズ加工具をＹ軸方向の任意の位置に位置決めし、この位置においてＸ軸移動機構によりレンズホルダーをＸ軸方向に往復移動させることにより、従来のオスカー方式に対応するレンズ加工モードによりレンズ表面を加工できる。また、Ｘ軸移動機構、Ｚ軸移動機構およびθ軸旋回機構を個別に制御して、レンズホルダーおよびレンズ加工具を所定の位置に移動して固定することにより、従来の斜軸方式に対応するレンズ加工モードによりレンズ表面を加工できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレンズ加工装置によれば、常にレンズが水平に維持された状態でレンズ表面が加工されるレンズ加工モードによりレンズ加工を行うことができる。このレンズ加工モードでは、レンズ加工具の円弧状加工面に対するレンズの押し付け応力がそのレンズ表面の各部分において均一となる。また、レンズホルダー軸の押し付け力を解除し、その先に支持されているレンズホルダーに吸着保持されているレンズを解放した際に、レンズがレンズ加工具の円弧状加工面に沿って滑落して破損することがない。さらに、加工完了時点でのレンズの姿勢は常に水平状態であるので、自動搬送装置を用いて、レンズホルダーに対するレンズの交換作業を効率良く行うことが可能になる。【００１５】
また、本発明のレンズ加工装置は、それ一台で、オスカー式、斜軸式、遊星揺動式などの多種のレンズ加工モードによる加工を行うことができるので、汎用性が高い。よって、様々な方式のレンズ加工装置を個別に用意しておく必要がないので、設備費、設置スペースを作成でき、極めて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用したレンズ加工装置の機構図である。
【図２】図１のレンズ加工装置によるレンズを水平に維持した状態で行われるレンズ加工モードを示す説明図である。
【図３】図１のレンズ加工装置による別のレンズ加工モードを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したレンズ加工装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１および図２を参照して説明すると、本実施の形態に係るレンズ加工装置１は、上軸ユニット１０と、この上軸ユニット１０の直下位置に配置されている下軸ユニット３０と、これら上軸ユニット１０および下軸ユニット３０の間の高さ位置に配置されているコンベアユニット５０と、各部の駆動制御を司る駆動制御ユニット７０とを有している。
【００１９】
上軸ユニット１０は、加工対象のレンズ１１を保持するためのレンズホルダー１２を下向き状態で保持している。下軸ユニット３０はレンズ表面加工用のレンズ加工具３１を上向き状態で保持している。コンベアユニット５０は加工対象のレンズ１１をレンズホルダー１２に供給すると共に、加工終了後のレンズ１１をレンズホルダー１２から回収するためのものである。
【００２０】
上軸ユニット１０は、垂直方向に配置されているレンズホルダー軸１３を備えており、このレンズホルダー軸１３の下端に、ピボット軸受機構１４を介して、レンズホルダー１２が下向き状態に取り付けられている。レンズホルダー１２の下向きのレンズ保持面１２ａには加工対象のレンズ１１が、例えば真空引きによって吸着保持可能である。
【００２１】
また、上軸ユニット１０は、レンズホルダー軸１３を水平方向に延びるＸ軸方向に送るためのＸ軸移動機構１５と、レンズホルダー軸１３を垂直方向に延びるＺ軸方向に送るためのＺ軸移動機構１９とを備えている。本例では、Ｘ軸移動機構１５は、水平方向に延びるＸ軸ガイド１６と、このＸ軸ガイド１６に沿ってＸ軸方向にスライド自在なＸ軸テーブル１６ａと、Ｘ軸テーブル１６ａをＸ軸方向に送るためのＸ軸送りねじ１７と、駆動源であるＸ軸サーボモータ１８を備えている。Ｚ軸移動機構１９は、Ｘ軸テーブル１６ａの表面に取り付けたＸ軸に直交する垂直方向に延びるＺ軸ガイド２０と、このＺ軸ガイド２０に沿ってＺ軸方向にスライド自在なＺ軸テーブル２０ａと、Ｚ軸テーブル２０ａをＺ軸方向に送るためのＺ軸送りねじ２１と、駆動源であるＺ軸サーボモータ２２を備えている。
【００２２】
Ｚ軸移動機構のＺ軸テーブル２０ａにはホルダー軸ベース２３が固定されており、このホルダー軸ベース２３によって、レンズホルダー軸１３が回転自在の状態で垂直に支持されている。レンズホルダー軸１３は、常にホルダー加圧スプリング２４によって下方に付勢されている。ホルダー加圧スプリング２４による加圧力は、加圧調整ボルト２５によって調整可能である。加圧の方法は、スプリングの他に、錘、空圧力シリンダ、油圧シリンダによることも可能である。また、レンズホルダー軸１３は、ホルダー軸ベース２３に搭載されているホルダー軸駆動モータ２６によって、その中心軸線１３ａ回りに回転させることが可能である。
【００２３】
なお、レンズホルダー軸１３とレンズホルダー１２の間のピボット軸受機構１４としては各種の構造を採用でき、レンズホルダー１２が、レンズホルダー軸１３によって支持されている背面位置１２ｂを中心として揺動可能で、且つ、中心軸線１３ａ回りに回転可能な状態で取り付けられていればよい。レンズホルダー１２のレンズ保持面１２ａにレンズ１１を真空吸引によって吸着保持する場合には、レンズ１１を真空吸引するための真空吸引路を、レンズホルダー軸１３およびピボット軸受機構１４を経由して引き出してレンズホルダー１２のレンズ保持面１２ａに開口するように形成する必要がある。このような真空吸引路を形成するのに適したピボット軸受機構１４を採用することが望ましい。
【００２４】
次に、下軸ユニット３０は、レンズ加工具３１をＸ軸およびＺ軸の双方に直交する前後方向に水平に延びるθ軸３２を中心として旋回させるθ軸旋回機構３３と、レンズ加工具３１をθ軸３２に平行な水平方向に移動させるためのＹ軸移動機構３６を備えている。θ軸旋回機構３３は、θ軸３２を中心軸線とする回転軸３４ａを備えたθ軸サーボモータ３４と、回転軸３４ａの先端に取り付けたＬ形のθブラケット３５を備えている。Ｙ軸移動機構３６はスピンドルケース３７と、このスピンドルケース３７のＹ軸方向の位置を規定するＹ軸マイクロヘッド３８とを備えている。スピンドルケース３７はＹ軸方向に移動可能な状態でθブラケット３５に搭載されている。
【００２５】
スピンドルケース３７にはスピンドル３９が回転自在に支持され、このスピンドル３９はスピンドル駆動モータ４０によって回転駆動される。スピンドル３９の上端にはレンズ加工具３１が同軸状態で上向きに取り付けられている。これらスピンドルケース３７、スピンドル３９およびスピンドル駆動モータ４０によって、レンズ加工具３１の回転機構４１が構成されている。
【００２６】
一方、コンベアユニット５０は、レンズケース５１を搬送するコンベア５２と、コンベア５２を回転駆動させるためのコンベア駆動モータ５３とを備えている。これらコンベア５２およびコンベア駆動モータ５３は、コンベア前後シリンダ５４によって、上軸ユニット１０および下軸ユニット３０の間の位置と、ここからＹ軸方向に退避した位置とに移動可能である。
【００２７】
コンベア５２によるレンズ搬送動作例を説明する。コンベア５２は、その退避位置において、レンズケース５１を搬送して、加工が終了したレンズの入ったレンズケース５１と未加工のレンズが入ったレンズケース５１を交換し、コンベア５２の端に到ったレンズケース５１を次工程のコンベアに移載し、前工程のコンベアより排出されるレンズケース５１を受け取る。
【００２８】
しかる後に、コンベア５２は前進して、レンズケース５１を上軸ユニット１０の下方に位置させ、レンズホルダー１２にレンズ１１を供給し、あるいはレンズホルダー１２から加工済みのレンズ１１を受け取り、後退位置まで移動する。
【００２９】
上軸ユニット１０は、レンズホルダー１２を、前進したコンベア５２に載っているレンズケース５１の直上に位置させ、レンズホルダー１２に、レンズケース５１のレンズを、例えば、真空引きにより吸着し、一旦退避させる。レンズケース５１がコンベア５２と共に後退した後は、レンズホルダー１２に保持されたレンズ１１を、皿型、あるいはカップ型のレンズ加工具３１による加工位置まで移動させる。
【００３０】
皿型、カップ型のレンズ加工具３１による加工が終了した後は、レンズホルダー１２によりレンズ１１をレンズ加工具３１から後退させ、コンベア５２が前進してレンズケース５１が下方に位置するのを待って、レンズケース５１の真上において、レンズホルダー１２は、例えば吸着を解除して、レンズ１１をレンズケース５１に落下させ、ここに収納する。この後、レンズホルダー１２を退避させる。
【００３１】
（動作例）
この構成のレンズ加工装置１による動作例を説明する。図２は、レンズ１１を水平に維持した状態で加工を行うレンズ加工モードを示す説明図である。移動の条件として、加工半径ｒ（ｍ）、左移動量Ｌ（ｍ）、右移動量Ｒ（ｍ）を設定する。また、レンズ加工具３１の加工面３１ａは凸円弧状加工面であり、この加工面３１ａの頂点３１ｂがθ軸３２上に位置するように、レンズ加工具３１がスピンドル３９の上端に取り付けられており、初期位置においてはレンズホルダー軸１３の中心軸線１３ａとレンズ加工具３１の回転中心線３１ｃが一致しているものとする。
【００３２】
図２の破線で示す初期位置にある上軸ユニット１０の側の座標位置を、Ｘ軸方向においてＸｏ（ｍ）、Ｚ軸方向においてＺｏ（ｍ）とし、下軸ユニット３０の側の旋回角度をθｏ（度）とする。この場合、レンズ１１を水平状態に維持したままレンズ加工具３１の凸円弧状加工面３１ａに押し付けた状態で、レンズ１１のレンズ表面１１ａおよび凸円弧状加工面３１ａを摺動させるために、Ｘ軸方向の送り量Ｘｄに応じて、Ｚ軸方向の送り量Ｚｄとθ軸回りの旋回量θｄを次のように設定する。
Ｘ＝Ｘｄ（ｍ）
θｄ＝ｓｉｎ-1（Ｘｄ／ｒ）（度）
Ｚｄ＝ｒ（１−ｃｏｓθｄ）（ｍ）
【００３３】
Ｘ軸方向の送り量Ｘｄを漸増させ初期位置ＸｏからＬ（ｍ）まで移動させる。送り量Ｘｄに応じたＺ軸方向の送り量Ｚｄ（ｍ）および旋回角θｄ（度）を算出し、Ｘ軸方向の送りに同期させて、Ｚ軸方向の送り動作、および、θ軸回りの旋回動作を行う。送り量ＸｄがＬ（ｍ）になった後は逆に送り量Ｘｄを漸減させて初期位置Ｘｏから負側にＲ（ｍ）まで移動させる。この際にも、Ｘ軸方向の送りに連動させて、Ｚ軸方向の送り動作およびθ軸回りの旋回動作を行う。これにより、レンズ１１を水平に維持した状態で、そのレンズ表面１１ａの加工を行うことができる。
【００３４】
レンズ表面の加工動作においては、レンズ加工具回転機構４１によりレンズ加工具３１をその回転中心線３１ｃ回りに回転させる。レンズ加工具３１の加工面３１ａには上側からレンズ１１のレンズ表面１１ａが押しつけられているので、レンズ１１はレンズ加工具３１の回転に追従して回転する。加工動作は、レンズ１１をレンズホルダー１２のレンズ保持面１２ａに真空吸着した状態、または、真空吸着を解除した状態で行われる。
【００３５】
ここで、レンズホルダー軸１３のＺ軸方向の移動ストロークが、Ｚ軸方向への送り量の最大値よりも大きい場合には、Ｚｄの算出およびＺ軸移動機構の駆動制御を省略できる。
【００３６】
また、加工半径ｒに正の値を与えることで、図２に示すように、凸面となっているレンズ表面１１ａの加工ができ、負の値を与えることによりレンズ凹面の加工ができる。
【００３７】
一方、加工半径ｒを無限大とすれば、横移動（Ｘ軸方向の送り）のみが発生するので、Ｙ軸方向の移動と併せれば、オスカー式のレンズ加工モードを実現できる。また、Ｘ軸、Ｚ軸およびＹ軸方向の移動を阻止し、且つ、θ軸回りの旋回を阻止して、任意の位置および角度の状態にレンズ１１とレンズ加工具３１を固定して加工を行えば、斜軸式のレンズ加工モードを実現できる。
【００３８】
さらには、図３に示すように、レンズ加工具３１を垂直状態に固定し、この状態でレンズ加工具回転機構４１によって回転し、Ｚ軸移動機構１９およびＸ軸移動機構１５を駆動して、レンズ加工具３１のレンズ加工面３１ａに沿ってレンズ１１を摺動させることにより、レンズ表面１１ａの加工を行うことも可能である。
【００３９】
（その他の実施の形態）
ワーク（レンズ）が少数の場合、あるいは外径が大きい場合、または安価で簡易な手段を構築するためには、コンベアユニット５０の代わりに、電動およびエアーインデックスなどにより回転するターンテーブルを配置してワークの供給、および回収を行うようにしてもよい。勿論、ワーク交換装置を用いずに、手作業によりワークを着脱してもよい。
【００４０】
また、下軸ユニット３０のＹ軸マイクロヘッド３８を、送りねじとサーボモータからなるＹ軸移動機構に置き換えることも可能である。この場合には、当該Ｙ軸移動機構とＸ軸移動機構を同時に駆動することにより、遊星方式によるレンズ面加工を実現できる。
【符号の説明】
【００４１】
１    レンズ加工装置
１０  上軸ユニット
１１  レンズ
１１ａ  レンズ表面
１２  レンズホルダー
１３  レンズホルダー軸
１３ａ  中心軸線
１４  ピボット軸受機構
１５  Ｘ軸移動機構
１６  Ｘ軸ガイド
１６ａ  Ｘ軸テーブル
１７  Ｘ軸送りねじ
１８  Ｘ軸サーボモータ
１９  Ｚ軸移動機構
２０  Ｚ軸ガイド
２０ａ  Ｚ軸テーブル
２１  Ｚ軸送りねじ
２２  Ｚ軸サーボモータ
２３  ホルダー軸ベース
２４  ホルダー加圧スプリング
２５  加圧調整ボルト
３０  下軸ユニット
３１  レンズ加工具
３１ａ  加工面
３１ｂ  頂点
３１ｃ  回転中心線
３２  θ軸
３３  θ軸旋回機構
３４  θ軸サーボモータ
３４ａ  回転軸
３５  θブラケット
３７  スピンドルケース
３８  Ｙ軸マイクロヘッド
３９  スピンドル
４０  スピンドル駆動モータ
４１  レンズ加工具回転機構
５０  コンベアユニット
５１  レンズケース
５２  コンベア
５３  コンベア駆動モータ
７０  駆動制御ユニット
【図１】
0005476377.tif 000002
【図２】
0005476377.tif 000003
【図３】
0005476377.tif 000004