(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックレンズの機能面の周囲に一体成形した被保持用環状リブから延在するゲートの切断面を、エンドミルで切削して仕上げ加工するプラスチックレンズの仕上げ加工装置において、
前記エンドミルを回転させるスピンドルヘッドと、前記エンドミルによる被加工面の半径を被保持用環状リブの外周半径以上とするとともに、前記スピンドルヘッドの揺動中心を前記プラスチックレンズの光軸中心から前記切断面の反対側に偏心させ、前記スピンドルヘッドを前記プラスチックレンズの外周面に沿って揺動させる切削送り機構と、前記スピンドルヘッドを前記プラスチックレンズの切断面に対して前後に往復移動させる切り込み送り機構と、からなり、
前記被保持用環状リブの上下面を挟持する吸着保持具である上治具と下治具とで前記プラスチックレンズの上下面を被覆するとともに、前記上治具および下治具からはみ出した前記ゲートの切断面を、回転しながら揺動する前記エンドミルで切削することを特徴とするプラスチックレンズの仕上げ加工装置。
【請求項２】
上治具が、被保持用環状リブの基部に吸着する搬送用筒状真空吸着保持具であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズの仕上げ加工装置。
【請求項３】
プラスチックレンズの機能面の周囲に一体成形した被保持用環状リブから延在するゲートの切断面を、エンドミルで切削して仕上げ加工するプラスチックレンズの仕上げ加工方法において、
前記ゲートを切断したプラスチックレンズの被保持用環状リブの基部に上治具となる筒状吸着保持具を吸着させて保持した後、前記被保持用環状リブの下面に接触可能な下治具に前記プラスチックレンズを搬送，位置決めして挟持するとともに、前記下治具および筒状吸着保持具で前記プラスチックレンズの表裏面を被覆し、前記プラスチックレンズの外周面に沿って回転しながら揺動する前記エンドミルで、前記下治具および筒状吸着保持具からはみ出した前記ゲートの切断面を切削して仕上げることを特徴とするプラスチックレンズの仕上げ加工方法。
【請求項４】
筒状吸着保持具が、筒状真空吸着保持具であることを特徴とする請求項３に記載のプラスチックレンズの仕上げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形等によって形成されたプラスチックレンズの仕上げ加工装置およびその仕上げ加工方法に関する。特に、ＣＤ，ＤＶＤ等に使用される光学式メモリー媒体のデータ書き込み用レンズあるいはデータ読み取り用レンズの仕上げ加工に使用できる仕上げ加工装置およびその仕上げ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、射出成形したプラスチックレンズのゲートを切断すると、ゲートの切断面が機能面に接近している場合に、プラスチックレンズ内部の応力集中によってクラックが生じたり、切断時の内部応力がプラスチックレンズに残留して歪みを生じるおそれがある。
【０００３】
このため、図９に示すように、前記プラスチックレンズ１の機能面２（半径Ｒ１）の外周縁部に被保持用環状リブ３（半径Ｒ２）を一体成形し、その被保持用環状リブ３からゲート４を延在したものがある。前記プラスチックレンズ１は、ゲート４を切断したままの状態で使用することを前提としているが、ゲート４の切断位置のバラツキにより、切断したままの状態で使用できない場合があった。
【０００４】
このため、ゲート４の切断位置のバラツキによる不具合を解消すべく、図１０に示すように、被保持用環状リブ３の外周の一部に切り取り面３ａを形成し、この切取り面３ａからゲート４を延在したものがある。切断したゲート４の一端部が残存しても、少なくとも被保持用環状リブ３の外周半径Ｒ２の円内から切断したゲート４の一端部がはみ出さないようにするためである。
【０００５】
しかしながら、前記被保持用環状リブ３の大きさは、ゲート４の切断位置のバラツキ代、および、切断時のクラックによる白化現象、切断用刃物に取り付けられたヒーター熱による溶融・変形代を考慮して決定されていた。このため、ゲート４の切断のみで対応する従来の製品では小型化に限界があった。
【０００６】
本発明は、必要最小限の大きさで製造でき、高品質で生産性の高いプラスチックレンズが得られるプラスチックレンズの仕上げ加工装置およびその仕上げ加工方法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】
本発明にかかるプラスチックレンズの仕上げ加工装置は、前記目的を達成すべく、プラスチックレンズの機能面の周囲に一体成形した被保持用環状リブから延在するゲートの切断面を、エンドミルで切削して仕上げ加工するプラスチックレンズの仕上げ加工装置において、前記エンドミルを回転させるスピンドルヘッドと、前記エンドミルによる被加工面の半径を被保持用環状リブの外周半径以上とするとともに、前記スピンドルヘッドの揺動中心を前記プラスチックレンズの光軸中心から前記切断面の反対側に偏心させ、前記スピンドルヘッドを前記プラスチックレンズの外周面に沿って揺動させる切削送り機構と、前記スピンドルヘッドを前記プラスチックレンズの切断面に対して前後に往復移動させる切り込み送り機構と、からなり、前記被保持用環状リブの上下面を挟持する吸着保持具である上治具と下治具とで前記プラスチックレンズの上下面を被覆するとともに、前記上治具および下治具からはみ出した前記ゲートの切断面を、回転しながら揺動する前記エンドミルで切削する構成としてある。
【０００８】
本発明によれば、切削されるプラスチックレンズの上下面が上治具および下治具で被覆されるので、切削粉等が前記プラスチックレンズに付着せず、傷つけることがない。
【０００９】
また、本発明によれば、エンドミルによる被加工面の半径を前記被保持用環状リブの外周半径と同等以上となるようにスピンドルヘッドを揺動させ、ゲートの切断面を前記エンドミルで切削，除去する。このため、前述の効果に加え、被保持用環状リブを必要最小限度の大きさにでき、従来例よりも小さな被保持用環状リブを備えた最小半径のプラスチックレンズが得られる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、被保持用環状リブの外周円弧よりも大きな円弧の軌跡に沿ってエンドミルが揺動し、ゲートの切断面を切削する。このため、被保持用環状リブの一部を必要最小限度、切削するだけゲートの切断面を除去できる。この結果、最小の被保持用環状リブを有する最小のプラスチックレンズが得られる。
【００１１】
本発明の別の実施形態としては、上治具が、被保持用環状リブの基部に吸着する搬送用筒状真空吸着保持具であってもよい。
本実施形態によれば、搬送用筒状真空吸着保持具を上治具に兼用しているので、搬送と同時に位置決めでき、作業効率が良く、構造が簡単なプラスチックレンズの仕上げ加工装置が得られる。
【００１２】
本発明にかかるプラスチックレンズの仕上げ加工方法は、プラスチックレンズの機能面の周囲に一体成形した被保持用環状リブから延在するゲートの切断面を、エンドミルで切削して仕上げ加工するプラスチックレンズの仕上げ加工方法において、前記ゲートを切断したプラスチックレンズの被保持用環状リブの基部に上治具となる筒状吸着保持具を吸着させて保持した後、前記被保持用環状リブの下面に接触可能な下治具に前記プラスチックレンズを搬送，位置決めして挟持するとともに、前記下治具および筒状吸着保持具で前記プラスチックレンズの表裏面を被覆し、前記プラスチックレンズの外周面に沿って回転しながら揺動する前記エンドミルで、前記下治具および筒状吸着保持具からはみ出した前記ゲートの切断面を切削して仕上げる工程からなる方法である。
【００１３】
本発明によれば、プラスチックレンズの表裏面を下治具と筒状吸着保持具とで被覆するので、切削粉等が付着せず、機能面を傷つけない仕上げ加工方法が得られる。また、筒状吸着保持具を治具に兼用しているので、作業効率の良い仕上げ加工方法が得られる。
【００１４】
本発明の実施形態としては、前記筒状吸着保持具が筒状真空吸着保持具であってもよい。
【００１５】
本実施形態によれば、プラスチックレンズの機能面に直接接触することなく搬送して位置決めできるので、機能面を傷つけるおそれがなく、簡便な方法で搬送，位置決めできるプラスチックレンズの仕上げ加工方法が得られるという効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるプラスチックレンズ切削装置の一実施形態を図１ないし図８の添付図面に従って説明する。
本実施形態は、図１に示すように、プラスチックレンズ１の中間製品である成形品６を、ロボットアーム１０を介してゲート切断装置２０、切削装置３０、および、収納装置６０に順次搬送して仕上げる加工システムに適用した場合である。
【００１７】
前記成形品６は、図２Ａに示すように、プラスチックレンズ１の機能面２の外周縁部に設けた被保持用環状リブ３がゲート４を介して樹脂流路であるランナー５と一体化したものである。
【００１８】
ロボットアーム１０は、図５に示すように、ベースプレート９に取り付けた支持台１１に立設した支柱１２と、この支柱１２の上端部に回転可能に支持された第１腕部１３と、この第１腕部１３の先端に回動可能に支持された第２腕部１４とからなる。そして、前記第２腕部１４の自由端に真空吸着パイプ１５が垂直方向にスライド可能に配置されている。前記真空吸着パイプ１５の下端開口縁部は、プラスチックレンズ１の被保持用環状リブ３の基部を吸着保持できる断面形状となっている。
なお、前記真空吸着パイプ１５の材質はプラスチックであるが、ステンレススチール等の金属を使用してもよい。
また、前記真空パイプ１５は円筒形に限らず、断面方形、断面６角形、断面８角形などの断面多角形の筒体であってもよい。
【００１９】
ゲート切断装置２０は、図３に示すように、受け台２１の位置決め用凹部２２にプラスチックレンズ成形品６を位置決めし、そのゲート４を一対の切断用切刃２３，２４で上下から切断してランナー５を分離する装置である。
なお、このプラスチック成形レンズ１をランナー５などから分離するために前記ゲート切断装置２０を使用してもよいが、ゲート４部分を折る等による分離装置（図示無し）によってプラスチック成形レンズ１を分離してもよい。
【００２０】
ついで、プラスチックレンズ１の機能面２に直接接触しない構造を有する真空吸着パイプ１５で吸着保持し、ロボットアーム１０を介してプラスチックレンズ１を切削装置３０の所定位置に位置決めする。ここで、切削装置３０の所定位置とは、プラスチックレンズ１の下面が接触する加工用治具３２上をいい、切削加工を行うエンドミル４２の揺動中心４２ａ（図７）とプラスチックレンズ１の光軸中心７とが同一直線上に位置する位置をいう。
【００２１】
前記切削装置３０は、図４ないし図７に示すように、ベースプレート９に正面逆Ｌ字形状の支持支柱３１を立設するとともに、前記支持支柱３１の上面自由端に加工用治具３２が固定されている。この加工用治具３２には、図６に示すように、仕上げ加工を施すプラスチックレンズ１を位置決めできる位置決め用凹部３３が形成されている。前記位置決め用凹部３３にプラスチックレンズ１を位置決めすると、切り残したゲート４がはみ出すように位置決めできる。
【００２２】
なお、加工用治具３２は、その凹部３３の直径がプラスチックレンズ１の機能面２の直径Ｒ１よりも大きく、かつ、環状リブ３の外周半径Ｒ２よりも小さいので、プラスチックレンズ１の機能面２の下面に接触しない構造となっている。
また、ゲート切断を行ったプラスチックレンズ１を、一旦、図示しないトレイ等に収納し、そのトレイからロボットアーム１０の真空吸着パイプ１５で切削装置３０の所定位置に位置決めしてもよい。
【００２３】
次に、前記切削装置３０は、後述するエンドミル４２をプラスチックレンズ１の外周面に沿って揺動運動させる切削送り機構３４と、エンドミル４２をプラスチックレンズ１に近づけたり、あるいは、遠ざけたりする切り込み送り機構５１とを備えている。
すなわち、切削送り機構３４は、ベースプレート９に並設した一対のリニアガイド３５，３５に搭載したスライドベース３６からなるものである。このスライドベース３６の上面に固定したベアリングボックス３７内にはベアリング３７ａを介してベアリング内径ブロック３８が回動自在に取り付けられている。前記ベアリングブロック内径ブロック３８の上面には揺動ブロック３９が固定されている一方、前記ベアリング内径ブロック３８の下面には、タイミングプーリー４０が固定されている。
【００２４】
一方、前記揺動ブロック３９の上面に一対のガイドブロック３９ａ，３９ａが所定の間隔をおいて並設されている。前記ガイドブロック３９ａ，３９ａにガイドされてスピンドル固定ブロック４１が往復移動可能に支持されている。前記スピンドル固定ブロック４１には、エンドミル４２を着脱可能に装着したスピンドルヘッド４３を取り付けてある。このスピンドルヘッド４３は前記エンドミル４２を回転させるモータを内蔵している。なお、前記スピンドルヘッド４３とエンドミル４２とで回転切削用スピンドルユニット４４と呼ばれるユニットが構成されている。さらに、前記スピンドル固定ブロック４１は前記揺動ブロック３９の外周縁部に立設した固定ブロック４５を介してマイクロメータ４６に接続されている。
【００２５】
このため、前記スピンドル固定ブロック４１を前記マイクロメータ４６で設定位置まで移動させ、スピンドル固定ブロック４１に備えた固定ボルトで揺動ブロック３９に固定することにより、前記エンドミル４２を１／１００ｍｍの単位で図５のＸ軸方向に微調整して固定できる。したがって、本実施形態によれば、仕上げ加工を行うプラスチックレンズ１の外径が変化しても容易に対応できるという利点がある。
【００２６】
前記タイミングプーリー４０は、タイミングベルト４７を介してタイミングプーリー４８に連結されている。このタイミングプーリー４８は、前記スライドベース３６のブラケット４９に固定されたサーボモータ５０の回転軸に取り付けられている。
したがって、サーボモータ５０の回転力は、タイミングプーリー４８、タイミングベルト４７、タイミングプーリー４０を介し、ベアリング内径ブロック３８を回動させる。このため、切削送り機構３４を介して揺動ブロック３９が回動すると、揺動ブロック３９の回転中心から偏心した位置にあるスピンドル固定ブロック４１が揺動運動を行う。この結果、スピンドル固定ブロック４１に固定されているスピンドルヘッド４３のエンドミル４２は、揺動運動を行いつつ、それ自身もスピンドルヘッド４３が内蔵するモータで回転する。
【００２７】
なお、前記スピンドルヘッド４３は、図６に示すように、プラスチックレンズ１の下面の加工用治具３２よりも低い位置にある。このため、エンドミル４３を装着すると、その刃先が上向きになる。このため、加工用治具３２の上方は開放されているので、搬送・位置決めに必要なスペースを十分に確保でき、視認性、作業性ともに良好な環境になる。
【００２８】
前記切り込み送り機構５１は、図４および図５に示すように、前記ベースプレート９に立設したボールネジ固定ブロック５２に回動可能に支持されたボールネジ５３からなる。前記ボールネジ５３の一端はナット５４を介してボールネジブロック５５に連結されている。前記ボールネジブロック５５は前記スライドベース３６に固定されている。このため、ボールネジ５３の回転運動が直線往復運動に変換され、スライドベース３６を直線往復運動させる。
一方、前記ボールネジ５３の他端にはタイミングプーリー５６が設けられており、このタイミングプーリー５６はタイミングベルト５７を介してサーボモータ５９のタイミングプーリー５８に連結されている。前記サーボモータ５９はベースプレート９のブラケット８に固定されている。
【００２９】
したがって、サーボモータ５９の回転がタイミングプーリ５８、タイミングベルト５７、タイミングプーリ５６を介してボールねじ５３に伝達される。そして、ボールねじ５３は回転運動を直線運動に変換し、ボールねじ５３のナット５４に固定されているボールねじブロック５５を介し、スライドベース３６に直線運動（前後動作）を伝達する。
【００３０】
収納装置６０は、図１に示すように、格子状に配置された複数個の凹部６１にプラスチックレンズ１を個々に収納，整理，整頓するためのものである。
【００３１】
次に、前述の装置によるプラスチックレンズの仕上げ方法について説明する。
まず、図３に示すように、成形直後のプラスチックレンズ成形品６のプラスチックレンズ１をゲート切断装置２０の位置決め用凹部２２に位置決めする。ついで、前記プラスチックレンズ１の環状リブ３をロボットアーム１０の吸着パイプ１５で押圧しつつ、切断用切刃２３，２４でゲート４を切断してランナー５を切り離す。
【００３２】
なお、本実施形態では、ゲート４の切断の際に切断粉等がプラスチックレンズ１の機能面２に付着することがなく、損傷を防止する。さらに、上治具となる真空吸着パイプ１５と、下治具である受け台２１とで環状リブ３の上下面を挟持することにより、切断時の衝撃力を抑制し、残留応力を極小化できるという利点がある。
【００３３】
ついで、ゲート４を切断したプラスチックレンズ１を吸着パイプ１５に真空吸着したままの状態で切削装置３０に搬送し、位置決め用凹部３３に位置決めした後、押圧する（図６）。ついで、エンドミル４２を回転させるとともに、切削送り機構３４および切り込み送り機構５１を駆動させることにより、プラスチックレンズ１のゲート４の切断面を仕上げ切削する。
本実施形態では、吸着パイプ１５でプラスチックレンズ１の機能面２が被覆されているので、切削粉等が付着せず、傷つけないという利点がある。
【００３４】
切削手順は、図７に示すように、予め定められた原点位置７１（または待機位置）にエンドミル４２が待機しており、その待機位置でエンドミル４２自身が回転を開始する。そして、切り込み送り機構５１にてエンドミル４２を切り込み位置７２まで移動させる。ついで、切削送り機構３４を稼働し、揺動中心４２ａを支点として切削終了位置７３までエンドミル４２を移動し、ゲート４の切断部の仕上げ切削を実施する。
なお、この時、切削加工面に図示しないエアーブロー、または、静電気除去ブローを行うと、除塵はより一層効果的である。
【００３５】
続いて、切り込み送り機構５１を逆転させることにより、エンドミル４２を切り込み戻り位置７４まで後退させ、プラスチックレンズ１からエンドミル４２を退避させる。そして、切削送り機構３４を逆転させてエンドミル４２を原点位置７１（待機位置）に戻し、次の加工に備える。
【００３６】
なお、エンドミル４２の揺動半径Ｒ３をプラスチックレンズ１の半径Ｒ２と同一にすることも可能であるが、プラスチックレンズ１の取り付け位置等の誤差を考慮し、プラスチックレンズ１の半径Ｒ２よりも大きな半径にしておいてもよい。
【００３７】
切削加工終了後、吸着パイプ１５にてプラスチックレンズ１を吸着保持したままロボットアーム１０でプラスチックレンズ１を搬送する。そして、収納装置６０のトレイ６１に位置決めした後、吸着パイプ１５の真空破壊を行い、プラスチックレンズ１を吸着パイプ１５から開放し、収納装置６０に仕上げ加工済みのプラスチックレンズ１を収納する。以後、同様な作業を繰り返すことにより、作業を行うことができる。
【００３８】
なお、前述実施形態における切り込み送り機構５１および切削送り機構３４を同期させて制御することにより、エンドミルの切削軌跡を直線状の切削軌跡としてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲートの切断面をエンドミルで切削，除去するので、被保持用環状リブを必要最小限度の大きさにでき、従来例よりも小さな被保持用環状リブを備えたプラスチックレンズが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプラスチックレンズの仕上げ加工装置を示す概略平面図である。
【図２】吸着保持具で保持したプラスチックレンズの加工手順を示す平面図である。
【図３】図１で示したゲート切断装置の部分拡大断面図である。
【図４】図１の部分拡大平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】実施形態にかかるゲート切断部の仕上げ加工工程を説明するための拡大図である。
【図７】本発明にかかるプラスチックレンズの切削手順を示す説明図である。
【図８】本発明にかかるプラスチックレンズの拡大側面図である。
【図９】従来例にかかるプラスチックレンズのゲートを除去する方法を説明するための平面図である。
【図１０】他の従来例にかかるプラスチックレンズのゲートを除去する方法を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１…プラスチックレンズ、２…機能面、３…被保持用環状リブ、４…ゲート、５…ランナー、６…プラスチックレンズ成形品、７…光軸心、９…ベースプレート、１０…ロボットアーム、１５…吸着パイプ、２０…ゲート切断装置、２３，２４…切断用切刃、３０…切削装置、３２…加工用治具、３３…位置決め用凹部、３４…切削送り機構、３５…リニアガイド、３６…スライドベース、３７…ベアリングボックス、３７ａ…ベアリング、３８…ベアリング内径ブロック、３９…揺動ブロック、３９ａ…ガイドブロック、４０…タイミングプーリー、４１…スピンドル固定ブロック、４２…エンドミル、４２ａ…揺動中心、４３…スピンドルヘッド、４４…回転切削用スピンドルユニット、４５…固定ブロック、４６…マイクロメータ、４７…タイミングベルト、４８…タイミングプーリー、４９…ブラケット、５０…サーボモータ、５１…切り込み送り機構、５２…ボールネジ固定ブロック、５３…ボールネジ、５４…ナット、５５…ボールネジブロック、５６…タイミングプーリー、５７…タイミングベルト、５８…タイミングプーリー、５９…サーボモータ、６０…収納装置、６１…凹部、Ｒ１…機能面の半径、Ｒ２…環状リブの外周半径、Ｒ３…エンドミルの揺動半径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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