(57)【要約】【課題】レンズ等光学素子の肉厚を一定に仕上げるために、水平方向に揺動するカンザシ支持アームの高さ位置等を検出する定寸装置を設ける。【解決手段】光学素子Ｗ１  の加工によって肉厚が減少するにつれて、カンザシ１１を支持するカンザシ支持アーム１３の高さ位置が徐々に低くなる。予め加工後の目標肉厚を有するマスターを用いて測長器３２により測定子３２ａの突出量を定めておき、測定子３２ａによって押し下げられた検出部材３６が検出器３５のセンサ３５ａに到達すると、加工停止信号が発生し、下軸回転駆動モータ３およびカンザシ支持アーム１３を揺動させるカンザシ揺動駆動モータ１７が停止する。【選択図】      図１
2005014131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の研磨治具によって加工工具および被加工物を保持し、両者を摺り合わせて研磨する加工装置において、カンザシ支持アームによって垂直に保持され、前記第１の研磨治具を下向きに加圧するカンザシと、前記第２の研磨治具を保持する下軸と、前記下軸を回転駆動する下軸回転駆動モータと、前記カンザシ支持アームを枢軸のまわりに枢動させることで前記カンザシを介して前記第１の研磨治具を加圧する加圧手段と、前記カンザシ支持アームを水平方向に揺動させる揺動機構と、前記被加工物の加工中の前記カンザシ支持アームの高さ位置の変化または前記枢軸のまわりの回転角度を検出するための検出手段と、前記被加工物の加工終了時の前記カンザシ支持アームの目標高さ位置または目標回転角度をマスターによって設定するための設定手段とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
マスターによるカンザシ支持アームの目標高さ位置を計測するための測長器と、前記カンザシ支持アームの揺動中の最大変位を高さ位置の変化に変換する揺動位置変換部とを有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
カンザシ支持アームの枢軸の回転角度を検出するエンコーダと、マスターによる前記カンザシ支持アームの目標回転角度と加工中の前記エンコーダの出力を比較するコンパレータとを有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ等の光学素子の研削、研磨加工において、光学素子の肉厚が一定値に達した時に加工を自動的に停止させるようにした、いわゆる定寸装置付きの加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レンズ等光学素子の加工における肉厚精度は、前工程の粗研削加工と次工程の精研削、研磨加工によって定まるものであって、この肉厚精度が光学素子の特性に大きく影響を及ぼす。前工程の粗研削加工の肉厚精度は加工機に付いているストッパー機構によりある程度の精度に収めることが可能であるのに対し、精研削、研磨工程の肉厚精度は加工機にそれを保証するための機構は無く、荷重と加工工具の回転数や加工時間等の加工条件の調整のみにより、加工量を変えたり、安定条件を探したりしながら肉厚精度を管理していた。
【０００３】
しかし、このように加工条件だけで加工量を管理し安定させようとしても、加工工具の目詰まりや切れ味の変化等によって加工能力が変化するため、例えば加工量が同じでも、加工後のレンズ肉厚等が変化する。また、前工程の肉厚のばらつきや加工品質変化も発生し、その影響も受けて肉厚精度は益々不安定となる。そうなると工具の加工能力が変化したり、前工程の影響により肉厚精度が不安定になるたびに、研削、研磨の加工条件を調整する必要がある。この調整作業は熟練作業者の経験や勘に頼って行われるため非能率的であり、しかも確実に肉厚精度を安定させられる保証はないという問題があった。
【０００４】
そこで、特開２００１−２５２８６８号公報等に開示されている球心揺動型の加工装置では、図７に示すように、レンズ１０１を下端に保持する上軸１１１をシリンダ１１６によって下降させ、揺動モータ１０６によって揺動する回転砥石軸１０４に保持された総型砥石１０３にレンズ１０１を押圧する構成において、上軸１１１の外周面に可動センサ１２４を設置し、これと対峙するように加工装置本体１２０と一体である固定部に固定センサ１２３を配置し、加工進行に伴いレンズ１０１の肉厚変位を可動センサ１２４と固定センサ１２３とから算出し、その変位量が予め設定した変位量に達したときをスケール１１７で読み取り、表示器１２２に表示して加工を停止することにより、レンズ１０１の研磨加工における肉厚制御を可能とした。
【０００５】
また、特開平１０−２９１４９号公報には、図８に示すように、揺動アーム２２５にバネ２３０を介して保持された上軸２２０によって研磨皿２２１をレンズ２２４に押圧する、いわゆるカンザシ支持の上軸揺動タイプのレンズ加工装置において、揺動アーム２２５に保持された検出ゲージ２２９によって上軸２２０の変位を読み取って加工終了時のレンズ肉厚を検出する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、前者の肉厚検出方法は、リニアセンサ等により上軸の変位量を測定するため、上軸が上下直進運動をし、下軸が揺動する形式で加工による肉厚変化分が上軸の変位にそのまま直接現れるような、比較的高価な加工機に限定されてしまい、安価なカンザシ支持の上軸揺動タイプの加工機には適用できない。また、変位量を測定するためのセンサにリニアセンサ等長さを精密に測定可能な測定器を使用するために、装置コストが上昇する。
【０００７】
また、後者の方法は、バネを介して上軸を保持する揺動アーム２２５に検出ゲージを保持する構成であるため、揺動アームの振動等による誤差のために正確にレンズ肉厚を検知するのが難しい。
【０００８】
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、レンズ等の光学素子の研削、研磨加工において、光学素子の肉厚を設定通りに高精度に定寸加工することのできる定寸装置付きの加工装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の加工装置は、第１および第２の研磨治具によって加工工具および被加工物を保持し、両者を摺り合わせて研磨する加工装置において、カンザシ支持アームによって垂直に保持され、前記第１の研磨治具を下向きに加圧するカンザシと、前記第２の研磨治具を保持する下軸と、前記下軸を回転駆動する下軸回転駆動モータと、前記カンザシ支持アームを枢軸のまわりに枢動させることで前記カンザシを介して前記第１の研磨治具を加圧する加圧手段と、前記カンザシ支持アームを水平方向に揺動させる揺動機構と、前記被加工物の加工中の前記カンザシ支持アームの高さ位置の変化または前記枢軸のまわりの回転角度を検出するための検出手段と、前記被加工物の加工終了時の前記カンザシ支持アームの目標高さ位置または目標回転角度をマスターによって設定するための設定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
被加工物であるレンズ等の光学素子の肉厚の変化に伴うカンザシの高さ位置の変化を、カンザシを支持するカンザシ支持アームと連動する揺動位置変換部の検出部材と装置の固定部に設置された検出器のセンサにより検出できるようにし、加工での揺動に伴うカンザシの上下動に対し、１揺動周期の中で上下方向の最大変位を検出する。
【００１１】
あるいは、カンザシ支持アームと揺動アームとの連結部（枢軸）に設置したエンコーダにより、上記変位をカンザシ支持アームの回転（傾斜）角度として検出し、加工での揺動に伴うカンザシの上下動に対し、１揺動周期の中で最大となる回転角度を求める。
【００１２】
被加工物である光学素子の肉厚が加工に伴い変化していくのに連動して、カンザシの１揺動周期の中の最大変位量を検出しながら加工し、目標の肉厚を有する光学素子のマスターを用いて予め設定された目標高さ位置または目標回転角度に到達したとき、これを検知し、加工停止信号を出して加工を終了させる。
【００１３】
このようにして、レンズ等の光学素子の肉厚を設定通りに加工する高精度な定寸加工を安定して行うことができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は第１の実施の形態を示すもので、レンズ等を研削、研磨加工する加工装置の下軸側においては、被加工物であるレンズ等の光学素子Ｗ１  の曲率半径と同じ球形状を反転させ総型の加工工具１と、加工工具１を保持する研磨治具と一体である下軸２と、下軸２を矢印で示すように回転させる下軸回転駆動モータ３および図示しない工具回転駆動伝達系を有し、下軸２の回転により、研磨治具と加工工具１を一体に回転させることができる。また、これらを含む下軸ユニットは、研削、研磨加工する光学素子Ｗ１  の加工曲率半径等の形状により必要となる傾斜角度に工具軸である下軸２を設定するための下軸ユニット傾斜角度調整機構４を備えている。
【００１６】
上軸側においては、加工工具１の加工面に当接して光学素子Ｗ１  を保持する研磨治具であるホルダ１０と、ホルダ１０を介して、加工に必要な加圧力を光学素子Ｗ１  の加工面に作用させるためのカンザシ１１と、カンザシ１１を支持するカンザシ支持部１２を有し、図２に示すように、カンザシ支持アーム１３の自由端で、光学素子Ｗ１  に対してカンザシ支持部１２を介して垂直にカンザシ１１が支持されている。そして上記の加圧作用は、カンザシ支持アーム１３の上面に斜め方向に取り付けられた加圧手段である加圧シリンダ１４のピストンによって、カンザシ支持アーム１３を斜め下方に加圧する力が作用し、カンザシ１１を介して、光学素子Ｗ１  を加工工具１に押圧する仕組みになっている。
【００１７】
また、加工に必要な作用である水平揺動運動を光学素子Ｗ１  に与えるために、カンザシ支持部１２を介してカンザシ１１を垂直に支持するカンザシ支持アーム１３が、枢軸であるカンザシ旋回軸１５において揺動アーム１６と連結され、揺動アーム１６には、これを水平揺動させるための揺動機構であるカンザシ揺動駆動モータ１７および図示しない駆動伝達系が直結されている。
【００１８】
カンザシ支持アーム１３上には定寸装置３０の支持部３１が載置されている。定寸装置３０は、カンザシ支持アーム１３上の支持部３１に支持された設定手段である測長器３２を有し、測長器３２は、加工装置の固定部である本体部４０の検出アーム３３に設けられた揺動位置変換部３４に当接している。揺動位置変換部３４は、測長器３２の測定子３２ａを当接する接触板３４ａと、接触板３４ａを支持しカンザシ支持アーム１３の動きを垂直方向に変換する変換板３４ｂと、変換板３４ｂと検出アーム３３を連結するバネ３４ｃと、変換板３４ｂを垂直方向に案内するレール３４ｄとからなり、また、接触板３４ａには、検出アーム３３に設置された検出手段である検出器３５によって、カンザシ１１の位置が所定の高さ位置になったときに検出される検出部材３６が設置されている。
【００１９】
検出器３５は、センサ３５ａで検出部材３６を検知した時に信号線３７を介してセンサ３５ａの信号を増幅するアンプと、信号が出力されたときに下軸回転駆動モータ３およびカンザシ揺動駆動モータ１７を停止させるための設定手段であるリレーとからなる制御装置３８に接続されている。
【００２０】
加工方法は以下の通りである。
【００２１】
図３に示すように、まず、加工後の目標肉厚を有する光学素子のマスターＭを準備する。マスターＭは予め加工した光学素子などである。マスターＭをホルダ１０に装着して、加工工具１上に戴置し、加圧シリンダ１４によりカンザシ支持アーム１３、カンザシ１１を介してマスターＭに加圧力をかける。加圧後マスターＭと加工工具１の接触における位置関係がカンザシ１１の最も低くなる位置に設定する。この際、カンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３は停止させておく。
【００２２】
その後、例えばマイクロメータからなる測長器３２のラチェット３２ｂを回して、測定子３２ａを介して接触板３４ａを押し下げる。接触板３４ａは変換板３４ｂに支持されており、変換板３４ｂは、検出アーム３３に設置されているレール３４ｄに沿って垂直に下降する。変換板３４ｂは、検出アーム３３と連結しているバネ３４ｃにより上方へ引っ張られており、接触板３４ａが押し下げられることにより変換板３４ｂはバネ３４ｃに抗して垂直に押し下げられる。
【００２３】
このように接触板３４ａが垂直に押し下げられることにより、接触板３４ａに設置されている検出部材３６は連動して垂直に下降し、検出部材３６が例えばフォトセンサからなる検出器３５のセンサ３５ａに達したならばセンサ３５ａが作動し、信号線３７を介して信号が制御装置３８に入力され、制御装置３８内のアンプにより信号が増幅されてリレーが作動し、図示されていないリレーランプが点灯する。リレーランプが点灯した時点で測長器３２の測長表示３２ｃをリセットして０とし、測定子３２ａおよびラチェット３２ｂをストッパー３２ｄによりロックする。
【００２４】
このようにして加工終了時の目標高さ位置を設定し、加工準備が完了したならば、光学素子Ｗ１  の研削・研磨を開始する。光学素子Ｗ１  をホルダ１０に装着して加工工具１上に戴置し、加圧シリンダ１４によりカンザシ支持アーム１３、カンザシ１１を介して光学素子Ｗ１  に加圧力をかける。そしてカンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３を駆動し加工を始める。
【００２５】
当初は図１に示すように光学素子Ｗ１  の肉厚が厚いためにカンザシ１１は肉厚分持ち上げられており、カンザシ支持アーム１３に連動した測長器３２は支持アーム部３１を介して同様に持ち上げられている。そして、揺動位置変換部３４の接触板３４ａはバネ３４ｃの引張りにより上方に引っ張られて上昇位置にあり、この時点では接触板３４ａに設置されている検出部材３６は検出器３５のセンサ３５ａに達しておらず、カンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３の駆動により加工が進行する。
【００２６】
加工が進行するにつれて、カンザシ１１を支持しているカンザシ支持アーム１３も、カンザシ旋回軸１５を支点に回転方向に下がっていき、測長器３２も接触板３４ａの上方を揺動しながら下降し、接触板３４ａを押し下げる。接触板３４ａと連動して検出部材３６も下がり検出器３５のセンサ３５ａに近づいていく。
【００２７】
光学素子Ｗ１  の肉厚が、図３に示すマスターＭと同じ肉厚になると、検出部材３６は検出器３５のセンサ３５ａに達し、センサ３５ａは検出部材３６を検知し、検知信号を信号線３７を介して制御装置３８のアンプに伝達する。制御装置３８は検知信号を増幅し、その増幅信号によりカンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３のリレーを遮断する。これにより両モータ１７、３が停止し、光学素子Ｗ１  は所定の肉厚で仕上がる。
【００２８】
図４は上記の加工装置により加工を行った光学素子の肉厚を測定したグラフであり、このグラフから、約０．０３ｍｍのばらつきで肉厚制御が可能であることが分かる。また、光学素子の加工数が増加すると、加工工具は徐々に磨耗し、この磨耗により肉厚の設定が相対的に変化してしまう。図４のＡ〜Ｅはこの工具磨耗による肉厚の変化が顕著な点を示し、このように肉厚が大きく変化したときに、測長器３２の測定子３２ａを工具磨耗分だけ繰り出して調整する。この調整は、測長器３２のストッパー３２ｄのロックをはずし、ラチェット３２ｂを回して測長表示３２ｃを見ながら測定子３２ａを工具磨耗分繰り出す。工具磨耗分繰り出したならばストッパー３２ｄを再びロックし、加工を続ける。このように、工具磨耗時あるいは光学素子の曲率半径が大きく変化した時にその変化分だけ測定子３２ａの位置を調整することで、一定の肉厚設定を維持できる。
【００２９】
図５は第２の実施の形態を示す。これは、第１の実施の形態における測長器３２による定寸装置３０に替えて、カンザシ支持アーム１３の回転角度の最大値を検出する定寸装置５０を用いるもので、カンザシ旋回軸１５に検出手段であるエンコーダ５１を取り付けて、エンコーダ５１からの信号を信号線５１ａを介して検出装置５２に伝達する。検出装置５２は光学素子Ｗ２  の図示しないマスターによる最終肉厚に対する目標回転角度を設定する設定手段である設定スイッチ５２ａと、設定スイッチ５２ａの値を表示する設定表示器５２ｂ、設定スイッチ５２ａの値とエンコーダ５１からのパルス信号をカウントするカウンタ５２ｄのカウント値を比較するコンパレータ５２ｃと、カウンタ５２ｄで角度に変換された現在値を表示する現在値表示器５２ｅとからなる。
【００３０】
加工方法は以下の通りである。
【００３１】
まず第１の実施の形態と同様に加工後の肉厚を有する光学素子のマスターを準備する。これは予め加工した光学素子などであり、マスターをホルダ１０に装着して加工工具１に当接し、加圧シリンダ１４によりカンザシ支持アーム１３およびカンザシ１１を介してマスターに加圧力を発生させる。加圧後マスターと加工工具１の接触における位置関係がカンザシ１１の最も低くなる位置にする。この間、カンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３は停止させておく。この時点の位置はカンザシ旋回軸１５に設置されたエンコーダ５１によりパルス信号として信号線５１ａを介して検出装置５２に伝達される。パルス信号はカウンタ５２ｄによりカウントされ角度に換算されて設定スイッチ５２ａに入力される。設定スイッチ５２ａを押すことにより、この時点での角度が設定表示器５２ｂに設定保持されるとともに、設定表示器５２ｂを介してコンパレータ５２ｃにも入力される。また、現在角度がカウンタ５２ｄを介して現在値表示器５２ｅに送られ、表示される。
【００３２】
このような準備が完了したならば、研削・研磨による光学素子Ｗ２  の加工を開始する。光学素子Ｗ２  をホルダ１０に装着し加工工具１上に戴置し、加圧シリンダ１４によりカンザシ支持アーム１３およびカンザシ１１を介して光学素子Ｗ２  に加圧力を与える。そしてカンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３を駆動し加工を始める。当初は図５に示すように光学素子Ｗ２  の肉厚がマスターより厚いためにその厚肉分だけカンザシ１１は持ち上げられている。カンザシ支持アーム１３と揺動アーム１６とを連結するカンザシ旋回軸１５に設置されたエンコーダ５１がその時点の角度をパルス信号として信号線５１ａを介し検出装置５２に伝達し、カウンタ５２ｄに入力され、入力されたパルス信号はカウンタ５２ｄでカウントされ角度に変換された後、現在値として現在値表示器５２ｅに角度データを送り現在値を表示するとともに、コンパレータ５２ｃに入力される。コンパレータ５２ｃはカウンタ５２ｄからの現在角度と前述のマスターによる光学素子Ｗ２  の加工後の角度とを比較し、一致しなければカンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３への停止信号を出さず、そのまま加工を続ける。
【００３３】
そして、図６に示すように、光学素子Ｗ２  の肉厚がマスターの肉厚に達したならば、検出装置５２に伝達された角度パルスがカウンタ５２ｄに入力され、入力されたパルス信号はカウンタ５２ｄでカウントされ、回転角度の現在値として現在値表示器５２ｅにデータを送り現在値を表示するとともに、コンパレータ５２ｃに入力される。コンパレータ５２ｃはカウンタ５２ｄからの現在角度とマスターによる角度とが一致したことを受けてカンザシ揺動駆動モータ１７および下軸回転駆動モータ３への停止信号を出し、これにより両モータ１７、３が停止し、光学素子Ｗ２  は所定の肉厚で仕上がる。
【００３４】
第１の実施の形態と同様に、０．０３ｍｍより少ない肉厚のばらつきに収まり、前工程の肉厚のばらつきの影響を受けず、かつ自工程の肉厚変動も発生させず、高精度な定寸加工を安定して行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３６】
カンザシを支持するカンザシ支持アームの垂直方向の変位または回転角度を計測することで、光学素子の肉厚が設定値に到達したことを検知して、加工を終了させる。これによってレンズ等の光学素子の肉厚を設定通りに高精度に加工する定寸加工を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による加工装置を示す立面図である。
【図２】図１の装置を示す側面図である。
【図３】マスターによるセッティングを説明する図である。
【図４】加工後の光学素子の肉厚を測定したグラフである。
【図５】第２の実施の形態を示す側面図である。
【図６】図５の装置の加工終了時の状態を示す側面図である。
【図７】一従来例を示す図である。
【図８】別の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１    加工工具
２    下軸
１０    ホルダ
１１    カンザシ
１３    カンザシ支持アーム
１４    加圧シリンダ
１５    カンザシ旋回軸
１６    揺動アーム
３０、５０    定寸装置
３２    測長器
３３    検出アーム
３４    揺動位置変換部
３５    検出器
３６    検出部材
３８    制御装置
４０    本体部
５１    エンコーダ
５２    検出装置
【図１】
2005014131.tif 000003
【図２】
2005014131.tif 000004
【図３】
2005014131.tif 000005
【図４】
2005014131.tif 000006
【図５】
2005014131.tif 000007
【図６】
2005014131.tif 000008
【図７】
2005014131.tif 000009
【図８】
2005014131.tif 000010