JPH08155808A - 球面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨状態にくせの発生しない球面研磨装置を
実現すること。 【構成】 研磨皿４０に対しては、それを球状研磨面４
４１の曲率中心点を中心に一定の角度範囲でスイングす
る研磨皿スイング手段４が構成され、レンズＷを保持す
る球面載置面４４１を備える加工物ホルダー４４に対し
ては、それを球状研磨面４４１の曲率中心点を中心に一
定の角度範囲でスイングする加工物ホルダースイング手
段６が構成されている。研磨皿スイング手段４と加工物
ホルダースイング手段６とは、研磨皿４０および加工物
ホルダー４４の回転方向が異なるように、かつ、研磨皿
４０の中心部と加工物ホルダー４４の中央部に保持され
たレンズＷ１の中心部とが頻繁に重ならないようなタイ
ミングで動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズの研磨などに使
用する球面研磨装置に関し、更に詳しくは、研磨皿およ
び加工物ホルダーに対する駆動機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レンズなどの加工物に球面研磨加工を施
すための球面研磨装置としては、たとえば、図７（ａ）
に側面を示す研磨装置がある。この研磨装置では、加工
物ホルダー１０１の球状載置面１０２によってレンズＷ
を上向きに保持しながら、スイングバー１０３の先端か
ら垂直下方に延びる押さえ棒１０４で研磨皿１０５を球
状載置面１０２に向けて押し付け、この状態で、研磨皿
１０５の球状研磨面１０６の曲率中心点Ｐ１を通る垂直
軸線Ｌ１を回転中心軸線として加工物ホルダー１０１を
矢印Ｃで示すように回転させるようになっている。従っ
て、加工物ホルダー１０１が回転するとともに、研磨皿
１０５が従動して、レンズＷの表面が研磨される。但
し、球状載置面１０２の中央部に保持されたレンズＷ１
の表面の中心部と研磨皿１０５の中心部とは、いずれも
回転速度が実質的に零であるため、レンズＷ１の中心部
には研磨されない部分が発生する。そこで、研磨装置で
は、従来より、図７（ｂ）に正面を示すように、スイン
グバー１０３および押さえ棒１０４を介して研磨皿１０
５を球状研磨面１０６の曲率中心点Ｐ１を中心に左右方
向（矢印Ａで示す。）にスイングさせ、研磨皿１０５の
中心部とレンズＷ１の中心部とをずらしながら研磨を行
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
球面研磨装置では、球状載置面１０２に対して研磨皿１
０５を一定の方向にスイングさせているだけであるた
め、球状載置面１０２上における球状研磨面１０６の中
心部の軌跡を、図８に矢印Ｄで模式的に示すように、球
状研磨面１０６の中心部は、球状載置面１０２の中央に
保持されたレンズＷ１の中心部を頻繁に通過する。この
ため、中央部のレンズＷ１では、中心部の研磨度合いが
低いといったくせがあるという問題点がある。

【０００４】かかる問題点は、図９に示すように、スピ
ンドル２０１の上端部に上向きに取り付けた研磨皿２０
２に対し、レンズＷなどの加工物を下向きに押し付けた
状態で、研磨皿２０２の方を回転中心軸線Ｌ２の周りに
回転させながら、スピンドル２０１を球状研磨面２０４
の曲率中心点Ｐ２を中心にスイングさせる球面研磨装置
でも同様に発生する。

【０００５】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題で
は、研磨状態にくせの発生しない球面研磨装置を実現す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る球面研磨装置では、まず、球面研磨加
工が施される加工物を保持する加工物ホルダーと、この
加工物ホルダーに保持された加工物を研磨するための球
状研磨面を備える研磨皿と、この研磨皿と加工物ホルダ
ーとを押し付ける押し付け手段と、この押し付け手段に
よって研磨皿と加工物ホルダーとを押し付けた状態で研
磨皿と加工物ホルダーとの間に球状研磨面の曲率中心点
を通る回転中心軸線周りの相対回転を形成する回転駆動
手段と、曲率中心点を中心に研磨皿を所定の角度範囲で
スイングさせる研磨皿スイング手段と、曲率中心点を中
心に加工物ホルダーを所定の角度範囲でスイングさせる
加工物ホルダースイング手段とを設けたことに第１の特
徴点を有する。また、研磨皿スイング手段および加工物
ホルダースイング手段は、研磨皿のスイング方向と加工
物ホルダーのスイング方向とが異なるように、かつ加工
物ホルダーの中央部に保持された加工物の中心部と研磨
皿の中心部とがずれるようなタイミングで研磨皿および
加工物ホルダーをスイングさせることに第２の特徴点を
有する。

【０００７】すなわち、本発明では、研磨皿の中心部
と、加工物ホルダーの中央部に保持された加工物の中心
部とが頻繁に重ならないように、研磨皿および加工物ホ
ルダーの双方がスイングすることに特徴点を有する。

【０００８】本発明では、球状研磨面のスイング方向と
加工物ホルダーのスイング方向とを略直角に交差するよ
うに設定することが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明に係る球面研磨装置において、加工物ホ
ルダーにレンズなどの加工物を保持させ、この状態で、
研磨皿と加工物ホルダーとを押し付けながら研磨皿また
は加工物ホルダーを回転させると、加工物の表面が研磨
される。この間、研磨皿は、研磨皿スイング手段によっ
て球状研磨面の曲率中心点を中心にスイングする。ま
た、加工物ホルダーは、加工物ホルダースイング手段に
よって研磨皿の曲率中心点を中心にスイングする。しか
も、研磨皿および加工物ホルダーは、それぞれのスイン
グ方向がずれているとともに、それぞれの中心部がずれ
るようなタイミングでスイングする。このため、研磨皿
の中心部と加工物ホルダーの中心部とが頻繁に重なり合
うことがないので、加工物ホルダーの中央部に位置する
加工物でも、中心部の研磨度合いが低いなどのくせがな
い。

【００１０】

【実施例】図面に基づいて、本発明の一実施例を説明す
る。

【００１１】図１は、本例の球面研磨装置の概略左側面
図、図２は、その概略平面図である。

【００１２】図１および図２において、１０は、板状の
架台であり、架台１０は、機台１２から立ち上げられた
フレーム１２０の上端部にボルト１４によって斜め上向
きに固定されている。架台１０の側面には、軸受け２０
によって回動軸１８が取り付けられ、架台１０の上端部
には、駆動モータ２４が取り付けられている。駆動モー
タ２４の出力軸には、回動板２６が取り付けられている
一方、回動軸１８の上端部には、クランク２２が取り付
けられており、クランク２２の先端部と、回動板２６の
偏心位置とは、連結軸２８で結合されている。従って、
駆動モータ２４の出力軸が回転すると、回動軸１８は、
矢印Ａ１で示すように、その軸線３６の周りに両方向に
一定の角度範囲でスイングするようになっている。

【００１３】回動軸１８の下端部には、スイングバー３
０がピン３２によって取り付けられており、スイングバ
ー３０は、回動軸１８に対して曲折可能な状態のまま、
回動軸１８の回転により左右方向に一定の角度範囲でス
イングするようになっている。なお、ピン３２は、ボル
ト１４と同じく水平軸線１６上に位置している。

【００１４】スイングバー３０の先端寄りの位置には、
その取付け孔内に押さえ棒３４が下向きに嵌められてお
り、この押さえ棒３４は、スイングバー３０の先端面か
らねじ込まれたねじ３８によって固定されている。ここ
で、押さえ棒３４は、その軸線Ｌ０が回動軸１８の軸線
３６と交差する状態にある。

【００１５】押さえ棒３４の下端部には、自在継手４２
を介して研磨皿４０が支持されている。研磨皿４０の下
面部は、球状研磨面４０１になっている。研磨皿４０
は、レンズＷなどの加工物を上向きに保持する球状載置
面４４１を備える加工物ホルダー４４の上に被さった状
態にあり、この球状載置面４４１と、研磨皿４０の球状
研磨面４０１とは、同じ曲率半径を有し、曲率中心点Ｐ
が共通である。ここで、曲率中心点Ｐは、押さえ棒３４
の軸線Ｌ０と、回動軸１８の軸線３６との交点上に位置
する。従って、回動軸１８が回転し、スイングバー３０
が左右方向に一定の角度範囲でスイングすると、研磨皿
４０は、球状載置面４４１に対して、矢印Ａで示すよう
に、曲率中心点Ｐを中心に左右方向に一定の角度範囲で
スイングするようになっている。このようにして、本例
では、回動軸１８およびスイングバー３０を利用して、
曲率中心点Ｐを中心に研磨皿４０を一定の角度範囲で左
右方向にスイングさせる研磨皿スイング手段４が構成さ
れている。

【００１６】さらに、研磨皿４０は、球状載置面４４１
（加工物ホルダー４４）に向けて押し付けられた状態に
ある。すなわち、回動軸１８とスイングバー３０とは、
回動軸１８に対して斜め上方に向けて取り付けられた支
柱５０、およびこの支柱５０の上端部とスイングバー３
０との間に設けられたエアシリンダ４８によっても機構
的に接続されており、エアシリンダ４８は、スイングバ
ー３０および押さえ棒３４を介して研磨皿４０を下方に
向けて押圧するようになっている。このようにして、本
例では、研磨皿４０と加工物ホルダー４４とを押し付け
る押し付け手段３が構成されている。なお、回動軸１８
に対する支柱５０の取付け位置は、ねじ５２を緩めれば
変更可能である。

【００１７】図３は、球面研磨装置の下方部の概略正面
図である。図３において、球面研磨装置１の下方部に
は、研磨皿４０と加工物ホルダー４４との間に球状研磨
面４０１の曲率中心点Ｐを通る回転中心軸線周りの相対
回転を形成する回転駆動手段５と、スピンドル６０を介
して加工物ホルダー４４を所定の角度範囲にスイングさ
せる加工物ホルダースイング手段６とが構成されてお
り、これらの構成を、以下に説明する。

【００１８】まず、加工物ホルダー４４は、スピンドル
６０を介してブラケット７０に取り付けられている。ス
ピンドル６０は、曲率中心点Ｐを通る軸線Ｌを回転中心
軸線としており、それには、ブラケット７０上に設けら
れた駆動モータ８１からの回転駆動力が伝達されるよう
になっている。すなわち、スピンドル６０は、加工物ホ
ルダー４４から下方に延びる支持軸６１と、この支持軸
６１の下端部が差し込まれた支持管６２とから構成さ
れ、そのうち、支持管６２は、ブラケット７０の上面７
０１および下面７０２に対して軸受け７３などを介して
支持されている。

【００１９】また、支持軸６１は、ねじ６３によって支
持管６２に固定されている。ブラケット７０の内側に
は、駆動モータ８１が搭載されており、その出力軸の下
端部に取り付けられたプーリ８２と、支持管６２の下端
部に取り付けられたプーリ６４との間には、Ｖ形ベルト
８３が掛けられている。従って、駆動モータ８１からの
回転駆動力は、プーリ６４、８２、Ｖ形ベルト８３、お
よびスピンドル６０を介して加工物ホルダー４４に伝達
されるようになっており、このようにして、本例では、
研磨皿４０と加工物ホルダー４４との間に曲率中心点Ｐ
を通る回転中心軸線（軸線Ｌ）周りの相対回転を形成す
る回転駆動手段５が構成されている。なお、図３に示す
状態では、押さえ棒３４の軸線Ｌ０と、スピンドル６０
の軸線Ｌとは、同一線上にある。

【００２０】また、機台１２から立ち上げられたフレー
ム１３１、１３２の外面には、支持管９１、９２がそれ
ぞれ取り付けられ、その内部には、軸受けフレーム９
３、９４の下端部が差し込まれている。軸受けフレーム
９３、９４と支持管９１、９２とは、ねじ９７によって
固定されている。軸受けフレーム９３、９４の上端部に
は、所定の高さ位置で互いに対向する一対の軸受け９
５、９６が取り付けられており、これらの軸受け９５、
９６を介してブラケット７０の上面から上方に延びる連
結軸７１、７２が支持されている。ここで、軸受け９
５、９６の高さ位置は、曲率中心点Ｐを通る水平軸線Ｌ
３上にある。フレーム１３１の内側には、軸受けフレー
ム９３に固定された支持片１３２を介してアクチュエー
タ７５が水平に取り付けられている。

【００２１】図４に示すように、アクチュエータ７５の
出力軸７５１の先端部は、カムピン７６の中央部に連結
されている。一方、ブラケット７０の側面部７０３に
は、カム溝７４が上下方向に形成されており、カムピン
７６の先端部は、カム溝７４の内部に位置している。カ
ムピン７６は、支持片１３２の下端部に対して水平に固
定された支持軸７７によって支持されており、カムピン
７６と支持軸７７とは、軸受け７８１、７８２を介して
アーム７９１、７９２で連結されている。従って、アク
チュエータ７５の出力軸７５１が伸張すると、カムピン
７６は、図５に示すように、支持軸７７を中心に回転
し、ブラケット７０全体が曲率中心点Ｐを通る水平軸線
Ｌ３周りにスイングして傾くようになっている。逆に、
アクチュエータ７５の出力軸７５１が縮退したときに
は、カムピン７６は、水平軸７７を中心にして逆の方向
に回転し、ブラケット７０全体が曲率中心点Ｐを通る水
平軸線Ｌ周りに逆の方向にスイングして傾くようになっ
ている。かかるブラケット７０のスイング動作を利用し
て、本例では、図１に矢印Ｂで示すように、加工物ホル
ダー４４を曲率中心点Ｐを中心に、前後方向、すなわ
ち、研磨皿４０のスイング方向とは略直角に交差する方
向に一定の角度範囲でスイングさせる加工物ホルダース
イング手段６が構成されている。

【００２２】次に、本例の球面研磨装置１の動作を説明
する。

【００２３】まず、図１に示すように、加工物ホルダー
４４の球状載置面４４１に複数枚のレンズＷを載せ、駆
動モータ２４、８１、アクチュエータ７５、およびエア
シリンダ４８を作動させると、押さえ棒３４は、軸線Ｌ
１を常に中心点Ｐに向けた状態のまま、エアシリンダ４
８の力を受けて研磨皿４０を加工物ホルダー４４に向け
て押圧する。また、駆動モータ８１からの回転駆動力に
よってスピンドル６０が回転し、矢印Ｃで示すように、
加工物ホルダー４４は、軸線Ｌを回転中心軸線としなが
ら回転する。従って、加工物ホルダー４４の球状載置面
４４１に保持された複数のレンズＷは、研磨皿４０によ
って球面に研磨される。

【００２４】この間、駆動モータ２４からの回転駆動力
は、回動板２６、連結軸２８、およびクランク２２を介
して回動軸１８に伝達され、回動軸１８がスイングす
る。その結果、スイングバー３０は、矢印Ａで示すよう
に、押さえ棒３４を介して研磨皿４０を曲率中心点Ｐを
中心に左右方向に所定の角度範囲にスイングさせる。

【００２５】一方、アクチュエータ７５は、出力軸７５
１の伸張および縮退を繰り返す。かかる動作は、カムピ
ン７６およびカム溝７４を介してブラケット７０に伝達
され、ブラケット７０全体が曲率中心点Ｐを通る水平軸
線Ｌ０を中心にスイングする。その結果、加工物ホルダ
ー４４は、矢印Ｂで示すように、曲率中心点Ｐを中心に
前後方向に所定の角度範囲にスイングする。

【００２６】なお、レンズＷの交換などを行なう場合に
は、エアシリンダ４８を逆方向に作動させるか、スイン
グバー３０の先端を人手によって上方にはね上げて、加
工物ホルダー４０の上方位置を開放する。

【００２７】以上説明したとおり、本例の球面研磨装置
１では、加工物ホルダー４４を回転させながら、研磨皿
４０と加工物ホルダー４４とを互いに直角をなす方向に
スイングさせる。しかも、研磨皿４０をスイングさせる
駆動源が駆動モータ２４であるのに対して、加工物ホル
ダー４４をスイングさせる駆動源がアクチュエータ７５
であるため、加工物ホルダー４４のスイング動作は、研
磨皿４０のスイング動作よりも遅い。

【００２８】従って、図６に、球状研磨面４０１の中心
部Ｏ１と、球状載置面４４１の中央に載置したレンズＷ
１の中心部Ｏ２との位置関係を模式的に示すように、ス
イング動作を開始した時刻ｔ０では、それぞれの中心部
Ｏ１、Ｏ２が同じ位置にあっても、それ以降（時刻ｔ
１、ｔ２、ｔ３・・・）、各中心部Ｏ１、Ｏ２は、異な
る方向に異なる速度で移動する。このため、球状研磨面
４０１の中心部Ｏ１と、球状載置面４４１の中心部Ｏ２
とは、ずれた状態にあり、頻繁に重ならない。それ故、
球状載置面４４１の中央部に載置したレンズＷ１も、そ
の中心部が均一に研磨され、研磨状態にくせがない。

【００２９】なお、研磨皿４０の中心部Ｏ１と、球状載
置面４４１の中心部Ｏ２とが頻繁に重ならないように、
研磨皿４０および加工物ホルダー４４をスイングさせる
方法としては、研磨皿４０および加工物ホルダー４４の
スイング周期が同じで、その位相をたとえば１／４周期
分だけずらす方法でも可能である。

【００３０】本例の球面研磨装置１において、レンズＷ
に施す球面加工の条件を変更する場合には、その曲率に
合った球状載置面４４１を備える加工物ホルダー４４
と、球状研磨面４０１を備える研磨皿４０とに交換す
る。その結果、曲率中心点Ｐの位置は、上下方向にずれ
ることになる。従って、回動軸１８の軸線３６の上に曲
率中心点Ｐが位置するように調整を行なう必要がある。
かかる調整の際には、まず、図３において、ねじ６３を
緩めて、支持管６２に対する支持軸６１の差し込み長さ
を調整し、加工物ホルダー４４の高さ位置を変更するこ
とによって、曲率中心点Ｐの高さ位置を固定したままで
条件変更を行なう。この場合には、研磨皿４０の高さ位
置も調整する必要があるので、ねじ３８を緩めて、押さ
え棒３４の下方に向けての突出寸法を調節する。

【００３１】別の調整方法としては、まず、図１におい
て、加工物ホルダー４４の高さ位置はそのままで、ボル
ト１４を緩めて、架台１０の取付け角度を変更し、回動
軸１８の軸線３６上に加工物ホルダー４４の曲率中心点
Ｐが位置するように調節する。ここで、エアシリンダ４
８が正しく機能するように、ねじ５２を緩め、支柱５０
の位置を変更する場合もある。次に、曲率中心点Ｐの高
さ位置が変更になった分だけ、図３において、ブラケッ
ト７０が前後方向にスイングする際の回転中心軸線（水
平軸線Ｌ３）の高さ位置を調整する。それには、ねじ９
７を緩めて、支持管９１、９２に対する軸受けフレーム
９３、９４の差込み長さを調整し、軸受け９５、９６の
高さ位置を調整するとともに、その分だけ、ねじ６３を
緩めて、支持管６２に対する支持軸６１の差し込み長さ
を調整し、加工物ホルダー４４の高さ位置を補正する。
その結果、ブラケット７０のスイング中心の高さ位置
は、球状研磨面４４１の曲率に対応する位置に調節され
る。

【００３２】なお、レンズＷに施す球面加工の条件によ
っては、球状研磨面４０１の曲率中心点Ｐは、加工物ホ
ルダー４４の下方に位置する場合だけでなく、加工物ホ
ルダー４４の上方に位置する場合もあるが、本例の球面
研磨装置１では、いずれの加工条件にも対応できる。

【００３３】また、図９に示すタイプの球面研磨装置の
ように、スピンドル２０１の上端部に上向きに取り付け
た研磨皿２０２に対し、レンズＷを下向きに押し付けた
状態で、研磨皿２０２の方を回転中心軸線Ｌ２の周りに
回転させる場合でも、スピンドル２０１を球状研磨面２
０４の曲率中心点Ｐ２を中心にスイングさせるととも
に、レンズＷを保持する加工物ホルダー２０５も、曲率
中心点Ｐ２を中心にスイングさせればよい。この場合に
も、研磨皿２０２と加工物ホルダー２０５との間では、
スイング方向を異なるように設定するとともに、研磨皿
２０２の中心部とレンズＷの中心部とがずれるようなタ
イミングに設定する。

【００３４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る球面研磨装
置では、球面研磨面の曲率中心点を中心に研磨皿をスイ
ングさせる研磨皿スイング手段と、前記の曲率中心点を
中心に加工物ホルダーをスイングさせる加工物ホルダー
スイング手段とを設けるとともに、これらのスイング手
段の間では、スイング方向が異なり、かつ、動作のタイ
ミングが加工物ホルダーの中央部に保持された加工物の
中心部と研磨皿の中心部とがずれるように設定されてい
ることに特徴を有する。従って、本発明によれば、研磨
中に、加工物ホルダーの中央部に保持された加工物の中
心部と球状研磨面の中心部とが頻繁に重なることがない
ので、研磨度合いにくせが発生せず、レンズなどを均一
に研磨できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る球面研磨装置の概略左側
面図である。

【図２】図１に示す球面研磨装置の概略平面図である。

【図３】図１に示す球面研磨装置の下方部の概略左側面
図である。

【図４】図１に示す球面研磨装置において、曲率中心点
を中心に加工物ホルダーを一定の角度範囲でスイングさ
せる加工物ホルダースイング手段の要部を示す斜視図で
ある。

【図５】図４に示す加工物ホルダースイング手段におい
て、加工物ホルダーが一方に傾いた状態を示す斜視図で
ある。

【図６】図１に示す球面研磨装置において、球状研磨面
の中心部と、球状載置面の中心部の位置関係を模式的に
示す説明図である。

【図７】（ａ）は、従来の球面研磨装置の要部の側面
図、（ｂ）は、その正面図である。

【図８】図７に示す球面研磨装置において、球状載置面
に対する球状研磨面の中心部の位置関係を模式的に示す
説明図である。

【図９】別の従来の球面研磨装置の側面図である。

【符号の説明】

１・・・球面研磨装置 ３・・・押し付け手段 ４・・・研磨皿スイング手段 ５・・・回転駆動手段 ６・・・加工物ホルダースイング手段 １８・・・回動軸 ３０・・・スイングバー ３４・・・押さえ棒 ４０・・・研磨皿 ４０１・・・球状研磨面 ４４・・・加工物ホルダー ４４１・・・球状載置面 ４８・・・エアシリンダ ６０・・・スピンドル ７０・・・ブラケット ７４・・・カム溝 ７５・・・アクチュエータ ７６・・・カムピン ８１・・・駆動モータ Ｌ・・・水平な軸線 Ｐ・・・球状研磨面の曲率中心点 Ｗ・・・加工物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面研磨加工が施される加工物を保持す
   る加工物ホルダーと、この加工物ホルダーに保持された
   加工物を研磨するための球状研磨面を備える研磨皿と、
   この研磨皿と前記加工物ホルダーとを押し付ける押し付
   け手段と、この押し付け手段によって前記研磨皿と前記
   加工物ホルダーとを押し付けた状態で前記研磨皿と前記
   加工物ホルダーとの間に前記球状研磨面の曲率中心点を
   通る回転中心軸線周りの相対回転を形成する回転駆動手
   段と、前記曲率中心点を中心に前記研磨皿を所定の角度
   範囲でスイングさせる研磨皿スイング手段と、前記曲率
   中心点を中心に前記加工物ホルダーを所定の角度範囲で
   スイングさせる加工物ホルダースイング手段とを有し、 前記研磨皿スイング手段および前記加工物ホルダースイ
   ング手段は、前記研磨皿のスイング方向と前記加工物ホ
   ルダーのスイング方向とが異なるように、かつ、前記加
   工物ホルダーの中央部に保持された加工物の中心部と前
   記研磨皿の中心部とがずれるようなタイミングで前記研
   磨皿および前記加工物ホルダーをスイングさせることを
   特徴とする球面研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記球状研磨面のス
   イング方向と前記加工物ホルダーのスイング方向とは、
   略直角に交差していることを特徴とする球面研磨装置。