(57)【要約】【課題】砥石磨耗による工具位置調整を必要としない球面加工装置を実現する。【解決手段】球面を有するレンズ等ワークＷ１  を研削・研磨する総型の砥石１３は、垂直に保持されて回転する上軸である工具軸１１の下端に取り付けられ、エアシリンダ１６によってワークＷ１  に押圧される。ワークＷ１  は、スペーサ２３を介して下軸であるワーク軸２１に保持され、傾斜したワーク軸２１の揺動と回転する砥石１３による連れ回りによって、ワークＷ１  と砥石１３の摺り合わせが行われる。砥石１３が磨耗すると工具軸１１が垂直に下降するため、工具球心点Ｏ２  はワークＷ１  の球心位置からずれることがない。【選択図】      図１
2005014168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面を有するワークを保持する保持手段を備えた下軸と、垂直に支持された上軸と、前記上軸の下端に固定された加工工具と、前記上軸を回転駆動する上軸回転駆動手段と、前記上軸を下向きに加圧する加圧手段と、前記上軸に対して所定の傾斜角度で前記下軸を回転自在に支持し揺動させる揺動機構とを有し、前記加工工具が前記上軸の中心軸上に工具球心点を有し、前記加工工具を回転させながら前記工具球心点に前記ワークの球心位置を一致させて前記下軸を揺動させ、前記加工工具と前記ワークを摺り合わせることにより、前記ワークを研削・研磨することを特徴とする球面加工装置。
【請求項２】
下軸が、ワークの高さ位置を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の球面加工装置。
【請求項３】
下軸を回転駆動する下軸回転駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の球面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子として用いられるガラス、セラミックス等の高脆材料を球面形状に加工するための球面加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、ビデオ等に用いられる球面レンズ等の光学素子の加工は、ガラス、セラミックス等の高脆材料で作られたワーク（被加工物）を、凹凸が反転した表面形状を有する総型の研削・研磨用の加工工具に押しつけた状態で、加工工具を回転させ、かつ、ワークとの間に相対的な接線方向の揺動運動を与えることによって行われる。
【０００３】
図２は、凹形状のガラスレンズＷ０  を製造する際の精研削加工において用いられる一般的な球面加工装置を示すもので、下軸である工具軸１１１と一体である工具支持体１１２上に、砥石１１３の支持部である工具基体１１３ａが固定され、砥石１１３は、エポキシ系等の水分によって溶融しない接着剤を用いて工具基体１１３ａに接着された、一般にペレットと呼ばれる精研削加工用に使用される総型または粒状のダイヤモンド砥石である。総型工具の場合は、ワークであるガラスレンズＷ０  と接するように、凹凸相反する形状で曲率半径の略一致する球状の工具表面を有する。
【０００４】
砥石１１３の支持部である工具基体１１３ａは、工具支持体１１２に対してネジ１１２ａによって、工具軸１１１の中心軸Ａを基準に、工具軸１１１の中心軸Ａとワーク軸１２１の中心軸Ｂとの交点Ｏ１  と、工具表面の曲率中心である工具球心点Ｏ２  が略一致するように調整されて固定される。
【０００５】
上軸であるワーク軸１２１はその下端にレンズホルダ１２２を保持し、ワーク軸１２１を中心軸Ｂに沿って降下させることによって、砥石１１３の工具表面とレンズホルダ１２２に保持されたガラスレンズＷ０  の加工面が適宜設定された押圧力で当接される。
【０００６】
この状態で、工具支持体１１２と一体である工具軸１１１には、下方のプーリー１１４とベルト１１５を介して矢印Ｔ１で示すように図示しないモータから回転運動が与えられる。この回転運動により、ワーク軸１２１には矢印Ｔ２で示すように従属回転（連れ回り）運動が発生する。このとき、工具軸１１１には図示しない揺動機構により工具軸１１１の中心軸Ａとワーク軸１２１の中心軸Ｂの交点Ｏ１  すなわち工具球心点Ｏ２  を中心とした矢印Ｙで示す揺動運動も与えられて加工が進行する。
【０００７】
図示しない揺動機構は、工具軸１１１を回転自在に支持するスリーブを球心方向に進退移動させる移動手段を備えており、砥石１１３の表面が磨耗した分だけ工具軸１１１を移動手段を用いて移動させることで、砥石１１３の磨耗による加工精度の低下を防ぐように構成されている（特開平５−１１６０６２号公報参照）。
【０００８】
また、特開２００１−２２５２５１号公報によれば、図３に示すように、研磨皿２１３の球芯方向へ進退移動させる移動量を、研磨皿２１３の高さを検出する測定子２３０ａを有する検出手段２３０により検出し、その検出手段２３０の検出値に基づいてモータ２１７によって駆動される移動手段２１８を制御して研磨皿２１３の高さを補正する制御手段２１９を設けた構成なども開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、工具軸の中心軸とワーク軸の中心軸の交点を工具球心点として揺動運動が与えられているため、加工を進めていると工具磨耗の進行に伴い工具球心点が移動してしまい、その結果、ワークの球面の曲率半径Ｒの中心であるワーク球心位置とずれてくることにより、高精度な球面創成が不可能となるという問題を効率的に解決することは難しかった。
【００１０】
すなわち、特開平５−１１６０６２号公報や特開２００１−２２５２５１号公報に開示された方法では、下軸である工具軸を上下動させる機能や制御手段を付加せねばならず、装置価格が跳ね上がり、また精度維持のための保守点検にも手間が掛かるという未解決の課題がある。
【００１１】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、上軸側の球心である工具球心点に下軸側の球心であるワークの球心位置を合致させ、その球心を中心に下軸を揺動させて加工を進めるという構成にすることで、工具磨耗による球心位置ずれの発生を防ぎ、工具軸の位置調整等を必要とすることなく、常に安定した高精度な加工を行うことができる球面加工装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の球面加工装置は、球面を有するワークを保持する保持手段を備えた下軸と、垂直に支持された上軸と、前記上軸の下端に固定された加工工具と、前記上軸を回転駆動する上軸回転駆動手段と、前記上軸を下向きに加圧する加圧手段と、前記上軸に対して所定の傾斜角度で前記下軸を回転自在に支持し揺動させる揺動機構とを有し、前記加工工具が前記上軸の中心軸上に工具球心点を有し、前記加工工具を回転させながら前記工具球心点に前記ワークの球心位置を一致させて前記下軸を揺動させ、前記加工工具と前記ワークを摺り合わせることにより、前記ワークを研削・研磨することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
ワークの加工数が増えて加工工具の加工面が磨耗すると、磨耗した分だけ垂直に上軸が下降するため、加工工具の工具球心点はワークの球心位置からずれることなく、従って、工具磨耗に伴う加工工具の高さ調整等の調整作業を必要としない。
【００１４】
これによって、加工効率が高く、しかも複雑な調整機構を必要としない高性能な球面加工装置を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は一実施の形態による球面加工装置を示すもので、垂直に支持された上軸である工具軸１１と一体である工具支持体１２に、加工工具である砥石１３の支持部である工具基体１３ａが固定され、砥石１３は、エポキシ系等の水分によって溶融しない接着剤を用いて工具基体１３ａに接着された、一般にペレットと呼ばれる精研削加工用に使用される総型または粒状のダイヤモンド砥石である。総型工具の場合は、ガラスレンズ等のワークＷ１  と接するように、凹凸相反する形状で曲率半径の略一致する工具表面を有する。
【００１７】
砥石１３の支持部である工具基体１３ａは、工具支持体１２に対してネジ１２ａによって、垂直に支持された工具軸１１の中心軸Ｂを基準に、工具軸１１の中心軸Ｂと下軸であるワーク軸２１の中心軸Ａの交点Ｏ１  と、砥石１３の工具球心点Ｏ２  が略一致するように調整されて固定される。
【００１８】
ワーク軸２１はその上端に保持手段であるレンズホルダ２２を保持し、工具軸１１を中心軸Ｂに沿って垂直に降下させることで、砥石１３の工具表面がレンズホルダ２２に保持されたワークＷ１  の加工面に対して押圧・当接される。
【００１９】
この状態で、工具支持体１２と一体である工具軸１１はプーリー１４とベルト１５を介して矢印Ｔ１で示すように図示しない上軸回転駆動手段であるモータから回転運動が与えられ、この与えられた回転運動によりワーク軸２１には矢印Ｔ２で示すように従属回転（連れ回り）運動が発生する。
【００２０】
工具軸１１は加圧手段であるエアシリンダ１６によって常時下向きに所定の加圧力で押圧されており、ワーク軸２１には図示しない揺動機構により、傾斜したワーク軸２１の中心軸Ａと垂直な工具軸１１の中心軸Ｂの交点Ｏ１  すなわち工具球心点Ｏ２  を中心とした矢印Ｙで示す揺動運動も与えられて加工が進行する。
【００２１】
なお、ワーク軸２１の回転は従属回転に限らず、工具軸１１の回転数に対し５０〜１００％の範囲の比率で強制的に回転運動を与える下軸回転駆動手段を設けてもよい。
【００２２】
曲率半径が異なるレンズを加工する際にはレンズホルダ２２とワーク軸２１の間に介在された調整手段であるスペーサ２３の厚さをそのレンズの曲率半径の中心と工具球心点Ｏ２  が略一致するように適宜設定されたものに交換する。
【００２３】
また、万一、砥石１３の偏磨耗等により砥石１３の工具球心点Ｏ２  が工具軸１１の中心軸Ｂから大きくずれた場合は、装置から砥石１３を取り外すことなく、固定ネジ１２ａを緩めて、砥石１３の工具球心点Ｏ２  を工具軸１１の中心軸Ｂに合致させる位置調整を簡単に行うことができる。
【００２４】
ワーク加工数が増えて、砥石１３の加工面が磨耗すると、エアシリンダ１６によって常時押圧されている工具軸１１が砥石１３の磨耗量だけ下降するため、工具球心点Ｏ２  の位置は変わらず、従って、定位置で連れ回りや揺動を行うワークＷ１  の球面との相対位置も変化しない。
【００２５】
【発明の効果】
砥石の偏磨耗等により砥石の球心点が工具軸の中心軸から大きくずれない限り、砥石磨耗の影響を受けることなく自動的に砥石の位置が調整されるため、従来例のような調整機構や調整作業を必要とせず、研削・研磨の加工効率等を大きく向上させることができる。
【００２６】
このような球面加工装置を用いることで、高品質のレンズ等光学素子等を高い生産効率で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による球面加工装置を示す模式図である。
【図２】一従来例を示す模式図である。
【図３】別の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１１    工具軸
１２    工具支持体
１３    砥石
１４    プーリー
１５    ベルト
１６    エアシリンダ
２１    ワーク軸
２２    レンズホルダ
２３    スペーサ
【図１】
2005014168.tif 000003
【図２】
2005014168.tif 000004
【図３】
2005014168.tif 000005