JPH0635101B2

JPH0635101B2 - ３面同時加工方法及び該方法に用いる装置

Info

Publication number: JPH0635101B2
Application number: JP23321286A
Authority: JP
Inventors: 徹今成
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPS6389259A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばカメラなどの光学機器に用いるレンズ
等の光学素子や、レンズプレス用金属金型などのよう
に、所定の形状の２つの対向する面を有する円盤あるい
は円柱状部分を有する各種部材の製造に好適に利用可能
である、上面、下面及び周壁の３面の同時加工方法及び
該方法に用いる装置に関し、例えば、レンズの構造にお
ける一対の対向するレンズ面の仕上げ加工及び芯取り加
工を同時に行なうのに好適な３面同時加工方法及び該方
法に用いる装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、カメラ等の光学機器に用いるレンズなどの光学
素子は、ガラス等からなる所定の形状に予備加工された
素材に、研磨、研削等の仕上げ加工を片面ずつ別途行な
い、対向する両面を所定のレンズ面として仕上げた後、
更に芯取り加工を行なう工程を含む方法によって従来よ
り製造されてきた。

ところが、このような従来の方法では、少なくとも片面
加工専用の加工装置が２つ及び芯取り加工装置が必要と
なり、大量加工の際などには多くの台数の装置が必要と
される上に、それらの占有スペースも多大となる。ま
た、加工工程に要する時間も非常に長くなる。

これに対して、特開昭 57-102747号には、一対のレンズ
面を同時に加工する装置が開示され、それによれば、レ
ンズ面加工用の装置の台数を半分とすることができる
が、依然としてレンズ面の仕上げ加工後に、更に芯取り
加工を別途行なう必要があることに変りはない。

一方、芯取り加工は、通常金属等からなるクランプによ
って仕上がったレンズ面を介して被加工レンズを、いわ
ゆるベルクランプホールドさせて芯出した状態で、ホル
ダーの中心軸に一致した光軸に被加工レンズの周壁を対
称に加工することによって行なわれるが、クランプによ
るレンズ面の損傷が生じないように特別の配慮を常に行
なっておく必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記のような従来技術に鑑みなされたものであ
り、その目的は、レンズ等の光学素子、あるいはそれら
と同様な形状に加工する被加工物の一対のレンズ面のよ
うな２つの対向する被加工面の同時加工とともに、更に
レンズにおける芯取り加工のような周壁の加工を同時に
行なえる３面同時加工方法及び該方法に用いる装置を提
供し、従来の技術における上述の問題を更により効果的
に解決することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、互いに異なる周速を有し、それぞ
れが形成すべき面に対応する面形状で被加工物の対向す
る２つの被加工面の各々に接触し、かつ互いに押し合う
方向に被加工物を押圧する一対の加工工具面間での被加
工物の挟持状態を維持させて、前記対向する２つの被加
工面を同時加工する過程と；前記工具面間に挟持され、
自転している状態の被加工物の周壁を、該自転中心軸に
対称に加工する過程とを含むことを特徴とする３面同時
加工方法、及び、互いに異なる周速を有し、それぞれが
形成すべき面に対応する面形状で被加工物の対向する２
つの被加工面の各々に接触し、かつ互いに押し合う方向
に被加工物を押圧する一対の加工工具面を形成し、これ
ら加工工具面間での被加工物の挟持状態を維持し得るよ
うに設けられた一対の面加工用の工具と；前記加工工具
面間に挟持されている被加工物の周壁に当接され、該被
加工物の自転を利用して、該自転中心軸に該周壁を対称
に加工し得る周壁加工用の工具とを有してなることを特
徴とする３面同時加工用装置である。

本発明における面加工用の工具とは、所定の面形状で被
加工面に接触し、該面と摺り合うことにより、該面を所
定の面形状に加工するものであり、本発明における加工
工具面とは、加工の際に被加工面に接触している工具の
面部分を言う。

本発明に用いる面加工用の工具としては、例えば各種の
研磨、研削用などの表面加工用の工具が挙げられ、加工
する面（被加工面）に、所望の形状面精度や表面粗さな
どを付与するのに必要な加工工具面を形成できる構成を
有したものが適宜用いられる。

本発明の加工方法及び該方法に用いる装置は、このよう
な面加工用の工具によって形成された加工工具面間での
被加工物の一対の対向する２面を介した挟持状態を維持
させ、これら面を同時加工するものである。

更に、これら加工工具面の周速は互いに異なるように設
定され、その結果加工工具面間に挟持された被加工物は
自転し、この自転する被加工物の周壁に、周壁加工用工
具が当接される。従って、一対の面加工用の工具は、そ
の構成上あるいは操作上、それらの加工工具面の周速に
被加工物を自転させるために十分な差が生じような構成
を有した組合せで用いられる。

〔作用〕

被加工物の一対の対向する被加工面には、面加工用の工
具によって形成された加工工具面が同時に押圧されて、
それぞれが形状面精度や表面粗さなどの所望の加工状態
に同時加工される。

更に、被加工物は周速の異なる加工工具面間に挟持され
ることによって自転し、この自転する被加工物の周壁
に、周壁加工用の工具が当接され、被加工物の周壁は、
該自転中心軸に対称に加工される。

また、一方が球面である一対の対向する面を有する部材
を、これら面にそれぞれ対応した面形状の周速の異なる
２面に挟持させると、挟持面の押圧方向と一致する球面
の球芯を通る軸を中心に部材を自転させることができる
現象を利用して、本発明における加工工具面の少なくと
も一方を、球面状とすることによって、加工工具面の被
加工物に対する押圧方向に沿った該球面の球芯を通る軸
を中心に被加工物を回転させることができる。

例えば、レンズ等の光学素子の加工の場合、一対の加工
工具面の一方を球面、他方を平面とし、これら加工工具
面を互いに押し合う方向で被加工物の２つの対向する機
構面となる面（被加工面）に対して押圧すれば、押圧方
向と一致する軸、すなわち球面状加工工具面の球芯を通
り、平面状加工工具面に垂直な軸を中心に被加工物は自
転し、しかもその自転中心軸は、平面と球面との共通の
光軸と自動的に一致し、この自転中心軸に対称に、被加
工物の周壁を加工すれば、被加工物を芯取り加工でき
る。また、一対の加工工具面の両方を球面とし、これら
加工工具面を互いに押し合う方向で被加工物に対して押
圧すれば、押圧方向と一致する軸、すなわち２つの球面
状加工工具面の球芯を通る軸を中心に被加工物は自転
し、しかもその自転中心軸は、球面の共通の光軸と自動
的に一致し、この自転中心軸に対称に、被加工物の周壁
を加工すれば、被加工物を芯取り加工できる。

〔実施例〕

まず、以下に本発明の３面同時加工用装置の実施例を図
面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図は両凹球面レンズ精研削（メタルペレット）加工
を行なう場合の本発明の精研削加工装置の構成を示す模
式的縦断面図であり、第２図は該装置における各主要構
成要素の位置関係を示した概略図である。

この装置におけるレンズ面加工用の工具は、台皿2a、2b
の半球形状部の表面の所定位置に軸 0_１、 0_２を中心軸
とする球帯状に貼着された凹球面精研削用工具（メタル
ペレット）3a、3bであり、台皿2a、2bが、軸 0_１、 0_２
を中心に回転機構（不図示）によって矢印ｎ_１、ｎ_２方
向に回転されることによって、レンズ面に付与すべき所
定の曲率半径ｒ_１、ｒ_２を有し、相対する一対の凹球面
研削のための加工工具面7a、7bを形成できるように設け
られている。加工工具面7a、7bは、台皿2a、2bが回転し
ている状態での被加工レンズへの接触面であり、それぞ
れの球芯（曲率中心）Ｒ_１、Ｒ_２を通る軸が同軸（
0_５）をなすように配置されている。

更に、工具3bの設けられた台皿2bには、加工工具面7bを
軸 0_５方向に被加工レンズ１に対して所望の加圧力Ｐで
押圧する加工機構（不図示）が接続されている。この装
置では加圧力Ｐを２段階に調整できるようになってい
る。

なお、この例では、台皿2aが固定され、台皿2bが加圧機
構で押圧される構成で、加工工具面による互いに押し合
う方向での被加工レンズの押圧を実現しているが、台皿
2bを固定し、台皿2aにより押圧したり、またこれら両方
を加圧機構に接続して、両者によって押圧してもかまわ
ない。

更に、台皿2a、2bには、工具3a、3bの回転中心軸 0_１、
0_２を加工工具面の7a、7bの曲率中心Ｒ_１、Ｒ_２まわり
でそれぞれ旋回させる旋回機構（不図示）と、曲率中心
Ｒ_１、Ｒ_２まわりで工具3a、3bの回転中心軸 0_１、 0_２
を矢印Ａ_１、Ａ_２で示された方向で微少幅揺動させる揺
動機構（不図示）とが接続されている。

球帯状に設けられた工具3a、3bの幅は、曲率中心Ｒ_１、
Ｒ_２まわりで台皿2a、2bを矢印Ａ_１、Ａ_２方向で揺動さ
せた場合に、レンズ面からはみでないように、該レンズ
面の直径よりもやや狭くしておくと良い。

一方、この装置における被加工レンズの周壁加工用の工
具は、側面に研削面を有する円筒状の砥石４からなる。
これは、回転機構（不図示）によってその中心軸 0_３を
回転中心軸として矢印ｎ_３方向に回転された状態で、そ
の外周部が被加工レンズ１に加圧機構（不図示）によっ
て所定の圧力Ｐ_３で圧接されることによって周壁を研削
加工するものである。

この周壁加工用の砥石としては、必要に応じて例えば＃
200 〜＃400 程度の電着ダイヤモンド砥石等が使用でき
る。

この例においては、軸 0_４を中心にｎ_４方向に回転する
ローラー５が更に設けられており、このローラー５を回
転させつつ矢印Ｐ_４方向に加圧して、被加工レンズ１の
周壁に当接することによって、被加工レンズ１の自転を
補助または助長することができるようになっている。な
お、被加工レンズ１に砥石４での周壁加工に十分な自転
状態が得られるならば、ローラー５は設ける必要はな
い。

この装置における、台皿の回転機構、揺動機構、旋回機
構、加圧機構、砥石及びローラーの回転機構、加圧機構
としては、公知の構成のものから適宜選択して用いれば
良い。また、これらは別々に設けられていても良く、ま
たその２以上が一体となっているものであっても良い。

次に、この装置による精研削加工につき説明する。

まず、予め仕上り形状に近い形に予備加工された被加工
レンズ１を、工具3aによって加工される面、すなわち曲
率半径 r_１の球面に精研削加工すべき面を下面として予
め研削剤をその表面に付与しておいた工具3b上に載置
し、更に被加工レンズ１の上面、すなわち曲率半径 r_２
の球面に精研削加工される面に工具3bを載置する。

ここで工具3bを押圧する加圧機構の圧力Ｐを、回転した
状態のこれら工具間での被加工レンズ１の挟持状態が維
持され、両被加工レンズ面が加工されるのに十分な高さ
としておき、加工液をその供給手段６から供給しなが
ら、各工具をｎ_１、ｎ_２方向に回転機構によってそれぞ
れ回転させる。すると、各工具の回転によって、所定の
曲率半径ｒ_１、ｒ_２の加工工具面7a、7bが形成され、こ
れら面が被加工レンズのレンズ面に所定圧で押圧される
とともに、加工工具面7a、7bの周速差によって被加工レ
ンズが、自転し、その状態で研削が進行する。

なお、各工具を回転させる際に、被加工レンズ１の安定
自転状態を得るためには、回転開始時からの回転立上げ
をできるだけゆっくり行なうのが好ましい。その際、徐
々に回転を上げていくうちに、被加工レンズ１の自転が
安定したら、研削に必要な所定の回転数に一気に持って
いってもかまわない。また、どちらか一方の回転数が極
端に高いと、そちら側の面で摩擦力が大きくなり、被加
工レンズ１が加工具3a、3b間から飛び出してしまうの
で、なるべく両者の回転立上げを揃えて行なうのが良
い。

この回転数の制御には、インバーター等の変速回転機構
等を用いることができる。

両レンズ面の同時球面加工が安定し、各レンズ面と、加
工工具面7a、7bとが完全な接触状態となったところで、
工具の回転中心軸 0_１、 0_２を曲率中心ｒ_１、ｒ_２まわ
りで微小幅揺動させる。これによって、レンズ面をくま
なく研削することができる。

また、一対の回転する研削手段によって安定して挟持さ
れつつ研削加工され、両レンズ面と、加工工具面7a、7b
とがそれぞれ十分に接触している状態では、加工工具面
7a、7bによる押圧方向と加工工具面7a、7bの球芯を通る
軸とが一致した状態、すなわち、被加工レンズ１がこれ
ら工具によってベルクランプホールドされている形とな
る。しかも、前述したように加圧方向に沿った球芯を通
る軸、すなわち加工工具面7a、7bの球芯を通る軸（両球
面の共通の光軸）を中心に被加工レンズ１は自転し、被
加工レンズ１の芯出しが行なわれる。

この状態で、加圧機構による圧力Ｐを、外壁加工用砥石
４が被加工レンズに所定圧Ｐ_４で当接された際に、工具
3a、3bによる挟持状態を維持するのに十分な程度に高め
たのち、砥石４を高速回転させつつ被加工レンズの周壁
に所定圧で当接する。このときの砥石４の圧接力が大き
いと、被加工レンズ１の自転がスムーズに行なわれなく
なることがあるので、そのような時には、例えばゴム状
リング５を有する円筒状のローラー等を回転状態で当接
させ被加工レンズ１の自転を補助あるいは助長すれば良
い。

このようにして砥石４によって、光軸と一致した軸 0_５
を中心として回転する被加工レンズの周壁を、該軸に対
称に加工、すなわち被加工レンズ１の芯取り加工が行な
われる。

なお、本発明においては、レンズ面加工用の工具の構成
を種々変更することによって、例えば凹メニスカスや平
凹レンズ等も加工可能である。

例えば、第３図に示した構成の装置によって平凹レンズ
の加工が可能である。

この装置では、円盤状の台皿2bに、その回転にともなっ
て軸 0_５を中心として回転し、該軸に直角をなす平面状
の加工工具面7bを形成する加工工具面3bが設けられてい
る。各加工工具面による押圧方向は、加工工具面7bに直
角で、球面状の加工工具面7aの球芯を通る方向である。

なお、以上説明した例では、レンズ面の精研削加工と芯
取り加工のための本発明の実施例であったが、加工する
レンズの構成や所望とする面精度に応じて、加工用工具
の形状や構成を種々変更し得ることはいうまでもない。

また、本発明における加工用の工具としては、固定砥粒
を用いた加工のみならず、遊離砥粒を用いる工具を使用
することもできる。

一方、周壁加工用の工具を総形加工用の工具とすれば、
周壁を任意の形状で芯取り加工することができる。ま
た、面加工用の工具としては、回転状態で本発明でいう
加工工具面を形成できるならば、上記の実施例のように
連続した面を有していないもの、例えば工具面に溝など
が設けられてその全面で連続していないものでも、回転
状態で、所望の形状の加工工具面を形成できるものであ
れば使用可能である。

更に、本発明は、上記実施例のようなレンズの加工のみ
ならず、２つの対向する面を有する円盤状あるいは円柱
状部分を有する各種部材の３面同時加工に好適に適用で
きる。

〔発明の効果〕

例えば、レンズの加工の場合には、一対の対向する両レ
ンズ面と、芯取り加工とを一台の加工装置で同時に行な
うことができるなど、本発明によれば所定の形状の２つ
の対向する面を有する円盤あるいは円柱状部分を有する
各種部材の上面、下面及び周壁の３面を一台の加工装置
で同時加工することが可能であり、従来の加工方法にお
けるよりも加工装置の台数及びそれらの占有スペース
を、大幅に削減することができる。

また、上面、下面及び周壁の３面を同時加工するので、
加工時間も大幅に削減可能となった。

しかも、面加工用の工具に加工される上面、下面がホー
ルドされた状態で被加工物の周壁が加工されるので、す
なわち金属等のクランプですでに仕上った上面、下面を
ホールドして周壁を加工する従来の加工方法を用いない
ので、被加工面の損傷という問題を考慮する必要は全く
なくなった。

特に本発明をレンズ等の光学素子の加工に用いた場合、
芯取り加工時のホルダーによって機能面を損傷するとい
う心配は全くなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は両凹球面レンズ精研削（メタルペレット）加工
を行なう場合の本発明の精研削加工装置の構成を示す模
式的縦断面図、第２図は該装置における各主要構成要素
の位置関係を示した該略図図、第３図は本発明の加工装
置の他の例の模式的縦断面図である。１：被加工レンズ、2a、2b：台皿 3a、3b：レンズ面加工用の工具４：砥石、５：ローラー６：研磨液供給手段、7a、7b：加工工具面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる周速を有し、それぞれが形成
すべき面に対応する面形状で被加工物の対向する２つの
被加工面の各々に接触し、かつ互いに押し合う方向に被
加工物を押圧する一対の加工工具面間での被加工物の挟
持状態を維持させて、前記対向する２つの被加工面を同
時加工する過程と；前記工具面間に挟持され、自転して
いる状態の被加工物の周壁を、該自転中心軸に対称に加
工する過程とを含むことを特徴とする３面同時加工方
法。
【請求項２】前記一対の加工工具面の一方が球面形状を
なし、他の一方が平面をなし、かつ該平面に直角な方向
で前記一対の加工工具面が被加工物を押圧し、更に該加
工工具面と加工面とが十分に接触した状態で、前記周壁
を加工する特許請求の範囲第１項に記載の３面同時加工
方法。
【請求項３】前記一対の加工工具面が共に球面形状をな
し、かつ両球面の球芯を通る軸に沿った方向で前記加工
工具面が被加工物を押圧し、更に該加工工具面と被加工
面とが十分に接触した状態で、前記周壁を加工する特許
請求の範囲第１項に記載の３面同時加工方法。
【請求項４】前記球面状の加工工具面が、被加工面の直
径よりも小さい幅を有する球帯形状を有してなり、該球
帯がその中心軸を中心に回転することにより形成される
特許請求の範囲第２項または第３項に記載の３面同時加
工方法。
【請求項５】互いに異なる周速を有し、それぞれが形成
すべき面に対応する面形状で被加工物の対向する２つの
被加工面の各々に接触し、かつ互いに押し合う方向に被
加工物を押圧する一対の加工工具面を形成し、これら加
工工具面間での被加工物の挟持状態を維持し得るように
設けられた一対の面加工用の工具と；前記加工工具面間
に挟持されている被加工物の周壁に当接され、該被加工
物の自転を利用して、該自転中心軸に該周壁を対称に加
工し得る周壁加工用の工具とを有してなることを特徴と
する３面同時加工用装置。
【請求項６】前記一対の加工工具面の一方が球面形状を
なし、他の一方が平面をなし、かつ該平面に直角な方向
で前記一対の加工工具面が被加工物を押圧するように設
けられている特許請求の範囲第５項に記載の３面同時加
工用装置。
【請求項７】前記一対の加工工具面が共に球面形状をな
し、かつ各球面の球芯を通る軸に沿った方向で前記加工
工具面が被加工物を押圧するように設けられている特許
請求の範囲第５項に記載の３面同時加工用装置。
【請求項８】前記球面状の加工工具面を形成する面加工
用の工具が、被加工面の直径よりも小さい幅を有する球
帯形状を有してなり、該球帯が、その中心軸を中心に回
転して球面状の前記加工工具面を形成するものである特
許請求の範囲第６項または第７項に記載の３面同時加工
用装置。
【請求項９】前記球帯形状の面加工工具を、その球面状
の加工工具面の曲率中心まわりで揺動可能とした特許請
求の範囲第８項に記載の３面同時加工用装置。
【請求項１０】前記面加工用工具の回転数を除々に上昇
可能ととした特許請求の範囲第８項または第９項に記載
の３面同時加工用装置。
【請求項１１】前記加工工具面の被加工面への押圧力を
所望に応じて変化可能とした特許請求の範囲第５項〜第
10項のいずれかに記載の３面同時加工用装置。