JP5123677B2 - レンズ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象のレンズ素材の表面を、回転しているレンズ加工具の加工面に押し付けて従属回転させながら、当該レンズ素材の表面の切削、研磨加工を行うレンズ加工装置に関する。さらに詳しくは、レンズ加工時におけるレンズ素材をレンズ加工具に押し付ける加圧力の微小調整を精度良く行うことができ、レンズ加工時の振動等に追従してレンズを移動させることができ、レンズ加工中にレンズを真空吸引してレンズ保持具に吸着保持できるようにしたレンズ加工装置のレンズ保持・加圧機構に関する。

レンズ加工装置としては図２に示す構造のものが知られている。この図に示すレンズ加工装置１００は、中空のレンズ支持軸１０２の中空部に、ベアリング１０３を介して、回転自在の状態で中空スピンドル１０４が同軸状に取り付けられている。中空スピンドル１０４の下端には同軸状態でレンズ保持具１０５が下向きに固定されている。

レンズ保持具１０５の下側には、上向き状態にレンズ加工具１０６が配置されている。レンズ加工具１０６は湾曲状の加工面１０６ａを備えており、その中心軸線１０６ｂを中心として不図示の駆動源によって回転駆動される。また、レンズ加工具１０６は、その中心軸線１０６ｂと上側のスピンドルの中心軸線１０１との交点を中心として、不図示の揺動機構によって例えば左右に揺動させられ、加工中に、これら中心軸線１０６ｂと１０１のなす角度θを変更できるようになっている。

加工時には、回転するレンズ加工具１０６の加工面１０６ａに、レンズ支持軸１０２によって、レンズ保持具１０５に保持したレンズ素材１１１の表面が押し付けられる。レンズ保持具１０５が取り付けられている中空スピンドル１０４は回転自在の状態にレンズ支持軸１０２によって支持されているので、レンズ加工具１０６の回転に伴って、中心軸線１０１回りに従属回転する。このように、中心軸線１０１を中心とするレンズ加工具１０６の回転運動と、中心軸線１０１を中心とするレンズ素材１１０の従属回転運動と、レンズ加工具１０６の揺動運動との組み合わせによってレンズ表面の切削、研磨加工などが行われる。

ここで、レンズ支持軸１０２は軸受け１１０によって上下方向にスライド可能に支持されている。レンズ加工時の加工圧力は、レンズ支持軸１０２の上部に設けられたスプリング、シリンダ等の不図示の加圧手段によって得られる。加圧手段による加工圧力は、レンズ支持軸１０２、ベアリング１０３、中空スピンドル１０４を介してレンズ保持具１０５に伝えられ、当該レンズ保持具１０５とレンズ加工具１０６の間に保持されているレンズ素材１１１の表面が加工面１０６ａに押圧される。加圧手段は、例えば、特許文献１などに記載されているように公知である。
特開２００７−１５０７４号公報

従来のレンズ加工装置におけるレンズ素材の保持機構および加圧機構には次のような問題点がある。まず、加圧手段とレンズ保持具１０５の間には、レンズ支持軸１０２、ベアリング１０３および中空スピンドル１０４が配置されている。したがって、加圧方向にレンズ支持軸１０２の自重が加わるので、微小な加工圧力を加えることが困難である。微小な加工圧力を加えることができるようにするためには、レンズ支持軸１０２を含む加圧機構の軽量化を図る必要がある。例えば、レンズ支持軸１０２を薄肉で小径のパイプにして軽量化を図ることが考えられる。しかし、このようにすると、レンズ支持軸１０２の機械的強度、剛性が不足し、加工精度が低下するなどの弊害が発生してしまうので好ましくない。

また、従来ではレンズ支持軸１０２の自重が、レンズ加工中において常にレンズ保持具１０５に作用している。このため、振動等が発生して加工圧力が瞬間的に変化した場合に、レンズ支持軸１０２の慣性力のために、レンズ保持具１０５が瞬間的な加工圧力の変化に追従して上下に移動することができない。この結果、過剰な力が加工中のレンズ素材などに作用して、レンズが破損、変形するなどの弊害が起きるおそれがある。

さらに、従来では、加工対象のレンズ素材１１１をレンズ保持具１０５のレンズ保持面に吸着保持するために、真空吸引通路が、レンズ保持具１０５から中空スピンドル１０４およびレンズ支持軸１０２の内側に配置した真空チューブ１１２を経由して延びている。レンズ加工時には中空スピンドル１０４はレンズ支持軸１０２に対して回転自在に保持される。したがって、加工対象のレンズ素材１１１をレンズ保持面に吸引保持する際には、Ｏリング１１３を介して真空チューブ１１２の端を中空スピンドル１０４の端に押し付けて気密状態の真空吸引通路が形成される。レンズ加工時には、真空チューブ１１２を中空スピンドル１０４から離し、中空スピンドル１０４がレンズ加工具１０６に追従して滑らかに回転できるようにしている。このため、レンズ加工中においてはレンズ素材１１１をレンズ保持具１０５のレンズ保持面に吸着保持させることができない。高精度なレンズ加工を実現するためには、加工中のレンズ素材をレンズ保持面に吸着保持することが望ましい場合があるが、従来においては加工中にレンズ素材をレンズ加工面に吸着保持できないという不便さがある。

本発明の課題は、このような従来の問題点を解消可能なレンズ加工装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転するレンズ加工具の加工面にレンズ素材を押し付けて従属回転させながら、当該レンズ素材の切削、研磨加工などを行うレンズ加工装置において、
前記レンズ加工具に対して昇降可能なレンズ支持軸と、
前記レンズ支持軸の下端面から同軸状態で下方に延びている外筒と、
前記外筒の内側に同軸状態に配置され、前記レンズ支持軸の中心軸線の方向にスライド可能な内筒と、
前記内筒の内側に同軸状態に配置され、前記中心軸線回りに回転可能なスピンドルと、
前記スピンドルの下端に同軸状態に取り付けられ、前記中心軸線回りに回転可能なレンズ保持具と、
前記内筒の下端部に内周側部分が固定され、前記外筒の下端部に対して外周側部分が前記中心軸線に沿って上方に所定量だけ移動可能な状態で取り付けられているスプリングベースと、
前記外筒の上端側外周面部分に螺合しているプレッシャーナットと、
前記外筒を取り囲む状態で前記プレッシャーナットおよび前記スプリングベースの間に配置した加圧スプリングとを有していることを特徴としている。

本発明のレンズ加工装置では、レンズ支持軸の下端から同軸状態に延びている外筒を設け、この外筒の内側に上下方向にスライド可能にスピンドルを回転可能に配置し、外筒の外側に配置した加圧スプリングによってスピンドルに対してレンズ加工圧力を加えるようにしている。また、プレッシャーナットを回すことにより、加圧スプリングの圧縮状態を調節してレンズ加工圧力を変えることが可能である。

このように、本発明では、レンズ加工圧力がレンズ支持軸の重量に影響を受けないので、微小な加工圧力をレンズ保持具に加えることができ、微小な加工圧力の微調整も可能になる。また、レンズ支持軸による慣性力がレンズ保持具に作用しないので、レンズ保持具はレンズ加工中における振動等による加工圧力の変化に瞬時に追従して上下に移動することができる。さらに、レンズ支持軸を軽量化する必要がないので、レンズ支持軸を十分な機械的強度および剛性を備えたものとすることが可能であり、レンズ加工精度を維持することができる。

次に、本発明のレンズ加工装置において、
前記スピンドルは中空スピンドルであり、
前記レンズ保持具のレンズ保持面から、前記中空スピンドルの中空部を経由して、前記外筒の中空部に連通した真空吸引路が形成されており、
前記中空スピンドルの前記中空部と前記外筒の前記中空部の連通部分には、前記中空スピンドルを回転可能で上下方向にスライド可能な状態で支持しているシール機構が配置されていることを特徴としている。

真空吸引路を介して、レンズ保持具のレンズ保持面に加工対象のレンズを吸着保持することができる。また、シール機構によって、中空スピンドルは回転可能で上下にスライド可能である。したがって、レンズをレンズ保持面の吸着保持した状態でのレンズ加工が可能になる。

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。

図１は本実施の形態に係るレンズ加工装置の主要部分を示す概略構成図であり、右半分を断面で示してある。レンズ加工装置１の基本構成は従来のものと同様であり、垂直軸線２に沿って昇降可能なレンズ支持軸３を有し、このレンズ支持軸３には、中空スピンドル４が、垂直軸線２の回りに回転可能および当該垂直軸線２の方向（上下方向）にスライド可能に取り付けられている。中空スピンドル４の下端には同軸状態でレンズ保持具５が下向きに固定されている。レンズ保持具５の下向きの面は湾曲したレンズ保持面５ａとなっており、ここに加工対象のレンズ素材６が吸着保持可能である。レンズ保持面５ａには、下側からレンズ加工具７が対峙している。レンズ素材６は、レンズ保持具５に吸着保持された状態でレンズ加工具７のレンズ加工面７ａの真上の位置まで搬送され、これらレンズ保持具のレンズ保持面５ａとレンズ加工具７のレンズ加工面７ａの間の所定の加工圧力で挟まれ、この状態で、レンズ加工具７の加工軸７ｂが回転および揺動することにより、レンズ素材６のレンズ面の研磨、研削が行われる。

レンズ加工装置１にはレンズ素材６に加工圧力を加えるためのレンズ加圧機構が備わっている。レンズ加圧機構の構成を説明すると、レンズ支持軸３の下端面３ａからは、同軸状態に下方に延びている支持軸円筒部３ｂが形成されている。この支持軸円筒部３ｂを同軸状態に取り囲むように、円形断面のセットチューブ１１が固定されている。また、支持軸円筒部３ｂの内側には同軸状態に円形断面のアウターチューブ１２が固定されている。アウターチューブ１２の上端部１２ａは、レンズ支持軸３の下端開口に嵌め込み固定されている。これら支持軸円筒部３ｂ、セットチューブ１１およびアウターチューブ１２によって外筒が構成されている。

セットチューブ１１およびアウターチューブ１２は、支持軸円筒部３ｂの下端よりも下方に延びており、これらの下端部分１１ｂおよび１２ｂは相互に連結固定されている。セットチューブ１１の外周面の上端部分にはプレッシャーナット１３が螺合している。また、セットチューブ１１の外周面を取り囲む状態にコイルばねからなる加圧スプリング１４が配置されており、当該加圧スプリング１４の上端がプレッシャーナット１３に下側から押し付けられている。

次に、アウターチューブ１２の内側には、同軸状態で上下方向にスライド可能な状態で円形断面のインナーチューブ１５（内筒）が配置されている。インナーチューブ１５の内側には、垂直軸線２の方向（上下）に離れた位置に配置したボールベアリング１６、１７を介して、中空スピンドル４が回転自在の状態で同軸状に支持されている。また、インナーチューブ１５の下端にはスプリングベース１８が固定されている。

スプリングベース１８は、中心穴が形成されている円盤状部分１８ａと、この円盤状部分１８ａの内周縁から上方に突出した円環状部分１８ｂと、円盤状部分１８ａの外周縁から上方に突出した円環状部分１８ｃとを備えている。内側の円環状部分１８ｂは、インナーチューブ１５の下端開口部の内周面部分に下側からねじ込み固定されており、当該円環状部分１８ｂと中空スピンドル４の間はシールリングによって回転自在の状態で封鎖されている。外側の円環状部分１８ｃには、半径方向に延びるストッパ取付穴１８ｄが形成されている。このストッパ取付穴１８ｄには外側から水平にストッパ１９が差し込み固定されている。ストッパ１９の内端部は、アウターチューブ１２の下端部に形成した上下方向に一定の長さの係合溝１２ｃに上下方向にスライド可能な状態で差し込まれている。また、外側の円環状部分１８ｃの上端部分には、加圧スプリング１４の下端が着座している円環状の座面１８ｅが形成されている。

次に、レンズ加工装置１は、レンズ保持具５のレンズ保持面５ａにレンズ素材６を真空吸引するための真空吸引路を備えている。この真空吸引路は、レンズ保持面５ａから中空スピンドル４の中空部４ａを経由してレンズ支持軸３内に挿入したエアーチューブ２１を経由して、不図示の真空発生機構に繋がっている。

ここで、中空スピンドル４の上端部４ｂは、同軸状態でアウターチューブ１２の上端部１２ａによって取り囲まれている。上端部４ｂの外周面部分と上端部１２ａの内周面部分の間にはＯリング２２が挟まれている。また、アウターチューブ１２の上端部１２ａには、内方に突出した円環状突起１２ｄが形成されており、その上方の側には円環状の段面１２ｅが形成されており、これらの間を上下にＯリング２２が移動可能となっている。この構成のシール機構によって、中空スピンドル４は回転および上下スライド可能な状態で保持されている。

また、アウターチューブ１２の上端部１２ａの上端からは小径の連結管部分１２ｆが上方に突出している。エアーチューブ２１は、必要に応じて、この連結管部分１２ｆに対して上側から差し込み固定される。エアーチェーブ２１を配置することにより、真空吸引路が形成される。

このように構成したレンズ加工装置１では、レンズ支持軸３の支持軸円筒部３ｂに、下側から、セットチューブ１１、アウターチューブ１２、プレッシャーナット１３、加圧スプリング１４からなるレンズ加圧機構が取り付けられる。次に、インナーチューブ１５、スプリングベース１８、中空スピンドル４、ボールベアリング１６、１７からなるスピンドルユニットを組み立て、このスピンドルユニットを下方からレンズ加圧機構に差し込み、ストッパ１９をアウターチューブ１２の係合溝１２ｃに差し込み、スピンドルユニットが脱落、回転しないように固定する。

インナーチューブ１５は、アウターチューブ１２内を、抵抗無く上下にスライド可能である。また、セットチューブ１１の外周に取り付けたプレッシャーナット１３を回してその位置を上下に調整することにより、加圧スプリング１４の縮量を調整できる。加圧スプリング１４は、スプリングベース１８を介してスピンドルユニットを下方に加圧している。したがって、加圧スプリング１４によって、レンズ保持具５およびレンズ素材６をレンズ加工具７に押し付ける加工圧力を発生させることができ、プレッシャーナット１３を回すことにより、加圧圧力を調整できる。

また、真空吸引によるレンズ保持が必要な場合には、アウターチューブ１２の上端部の連結管部分１２ｆにエアーチューブ２１を差し込み、図１に示す真空吸引路を形成し、外部の不図示の真空発生機構により真空吸引すればよい。

（実施の形態の作用効果）
この構成のレンズ加工装置１によれば、加工中の加工圧力を微調整でき、小径のレンズや厚さの薄いレンズの加工圧力による変形を防止でき、レンズ素材６とレンズ加工具７の間の過剰な摩擦から発生する熱による変形も防止できる。

また、小型で軽量なスピンドルユニットを構成できるので、レンズ保持具５に作用する慣性力を低減できる。この結果、振動等による衝撃に対して、瞬間にレンズ保持具５を上下に動作させることが可能となる。よって、常にレンズ素材６とレンズ加工具７を密着した状態に保持できるので、レンズ加工具７の偏摩耗、損傷がなくなり、加工精度、加工品質が向上する。

さらに、レンズ支持軸３の自重が加工圧力として作用することが無いので、レンズ支持軸３の重量に制約が無くなる。よって、機械的強度および剛性の高いレンズ支持軸を取り付けることができ、レンズ加工の高精度化に有利である。

さらにまた、従来の構造では、レンズ支持軸が上下にスライドする構造であり、レンズ支持軸や軸受けの摩耗によりレンズ加工精度が変化した場合に、その修理は専門の技術者によらなければならず、多くの時間と費用が必要であった。本例によれば、アウターチューブ１２とインナーチューブ１５を交換するだけでよいので、使用者により修理が可能であり、また、修理時間、修理費用も少なくて済む。

これに加えて、レンズ加工中にレンズ素材６をレンズ保持具５に真空吸引することが可能になったので、不安定な形状のレンズを高精度に加工することができる。また、真空吸引のために、従来のような真空チューブ等の機械加工部品を用いる必要がなく、また、真空チューブを上下に移動させるための機構も不要になる。エアーチューブ２１は、安価で入手可能な部品を用いることができるので、使用者による部品調達が容易になり、交換作業なども特別な技術を必要とせずに行うことができる。

本発明を適用したレンズ加工装置の概略構成図である。 従来のレンズ加工装置の概略構成図である。

符号の説明

１ レンズ加工装置
２ 垂直軸線
３ レンズ支持軸
３ａ 下端面
３ｂ 支持軸円筒部
４ 中空スピンドル
４ａ 中空部
４ｂ 上端部
５ レンズ保持具
５ａ レンズ保持面
６ レンズ素材
７ レンズ加工具
７ａ レンズ加工面
７ｂ 加工軸
１１ セットチューブ
１２ アウターチューブ
１２ａ 上端部
１２ｂ 下端部分
１２ｃ 係合溝
１２ｄ 円環状突起
１２ｅ 段面
１２ｆ 連結管部分
１３ プレッシャーナット
１４ 加圧スプリング
１５ インナーチューブ
１６、１７ ボールベアリング
１８ スプリングベース
１８ａ 円盤状部分
１８ｂ 円環状部分
１８ｃ 円環状部分
１８ｄ ストッパ取付穴
１８ｅ 座面
１９ ストッパ
２１ エアーチューブ
２２ Ｏリング

Claims (3)

1. 回転するレンズ加工具の加工面にレンズ素材を押し付けて従属回転させながら、当該レンズ素材の切削、研磨加工などを行うレンズ加工装置において、
   前記レンズ加工具に対して相対的に昇降可能なレンズ支持軸と、
   前記レンズ支持軸の下端面から同軸状態で下方に延びている外筒と、
   前記外筒の内側に同軸状態に配置され、前記レンズ支持軸の中心軸線の方向にスライド可能な内筒と、
   前記内筒の内側に同軸状態に配置され、前記中心軸線回りに回転可能なスピンドルと、
   前記スピンドルの下端に同軸状態に取り付けられ、前記中心軸線回りに回転可能なレンズ保持具と、
   前記内筒の下端部に内周側部分が固定され、前記外筒の下端部に対して外周側部分が前記中心軸線に沿って上方に所定量だけ移動可能な状態で取り付けられているスプリングベースと、
   前記外筒の上端側外周面部分に螺合しているプレッシャーナットと、
   前記外筒を取り囲む状態で前記プレッシャーナットおよび前記スプリングベースの間に配置した加圧スプリングとを有していることを特徴とするレンズ加工装置。
2. 請求項１に記載のレンズ加工装置において、
   前記外筒は、前記レンズ支持軸の下端面から同軸状態で下方に延びている支持軸円筒部と、この支持軸円筒部を同軸状態に取り囲むセットチューブと、前記支持軸円筒部の内側に同軸状態に配置したアウターチューブから構成されており、
   前記セットチューブおよび前記アウターチューブは、前記支持軸円筒部の下端よりも下方に延び、これらの下端部分は相互に連結固定されており、
   前記セットチューブと、前記アウターチューブと、当該アウターチューブの外周面に装着したプレッシャーナットおよび加圧スプリングとを備えたレンズ加圧機構が、前記レンズ支持軸の下端面に、下側から、取り付けられており、
   前記インナーチューブ、前記スプリングベース、および前記スピンドルを備えたスピンドルユニットが、前記レンズ支持軸に取り付けた前記レンズ加圧機構に、下方から差し込まれており、
   前記スプリングベースに形成したストッパ取付穴に、外周側からストッパが差し込まれ、当該ストッパの内端部は、前記アウターチューブに形成した上下方向に一定の長さの係合溝に上下方向にスライド可能な状態で差し込まれて、前記スピンドルユニットが脱落、回転しないように前記レンズ加圧機構に固定されていることを特徴とするレンズ加工装置。
3. 請求項１または２に記載のレンズ加工装置において、
   前記スピンドルは中空スピンドルであり、
   前記レンズ保持具のレンズ保持面から、前記中空スピンドルの中空部を経由して、前記外筒の中空部に連通した真空吸引路が形成されており、
   前記中空スピンドルの前記中空部と前記外筒の前記中空部の連通部分には、前記中空スピンドルを回転可能で上下方向にスライド可能な状態で支持しているシール機構が配置されていることを特徴とするレンズ加工装置。

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