专利名称：透镜加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使磨削工具等加工工具以推压在作为加工对象的透镜素 材上的状态进行摆动运动等规定运动以进行球面加工等的透镜加工装置。
背景技术：
透镜加工装置，例如对透镜进行曲面加工的透镜研削装置中，利用凸轮机 构使研削工具相对于作为加工对象的透镜素材进行摇摆运动。利用凸轮机构的 球面研削装置如专利文献1所公开。
在此所公开的研磨装置包括具有圆筒曲面状的凸轮面的基准凸轮；沿基 准凸轮的圆筒曲面移动的2根凸轮推杆，被凸轮推杆支撑的摆动体；被摆动体 支撑的研磨皿。利用驱动装置使一方的驱动侧的凸轮推杆沿凸轮面移动，使另 一方的凸轮推杆跟随驱动侧的凸轮推杆的移动沿凸轮面移动，从而使摆动体及 研磨皿沿与凸轮面的形状对应的摆动轨迹摆动。
专利文献1:日本专利特公平7-61606号公报
利用凸轮的摆动机构中，摆动体及研磨皿的摆动轨迹根据凸轮面的形状来 决定，因此为使研磨皿的摆动角度超出该轨迹或使研磨皿沿不同的摆动轨迹摆 动，必须进行凸轮交换。此类研削装置适用于进行同一形状的大批量加工。
然而，在进行小批量、多品种的生产时，必须频繁地进行凸轮交换，因此 其准备时间会被浪费掉，导致加工装置的运转效率大幅下降。另外，为进行各 种形状的曲面加工，必须准备与各种形状匹配的基准凸轮，因此会提高制造成 本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的课题在于提出一种无需进行凸轮交换等的部件交
换作业就可进行各种曲面加工的透镜加工装置。 本发明的透镜加工装置的特征在于，具有
在垂直于X轴的Y轴方向保持一定间隔的状态下可沿该X轴方向移动的第 1X轴板及第2X轴板；
以可沿垂直于所述X轴的Y轴方向移动的状态装设于所述第IX轴板的第
1Y轴板；
以可沿所述Y轴方向移动的状态装设于所述第2X轴板的第2Y轴板； 包括第1连结部及第2连结部的连结板，该第1连结部以可绕沿垂直于所 述X轴及所述Y轴的Z轴方向延伸的第1中心轴线旋转的状态与所述第1Y轴 板连结，该第2连结部以可绕沿Z轴方向延伸的第2中心轴线旋转的状态与所 述第2Y轴板连结；
以沿垂直于所述Z轴的方向延伸的状态装设于所述连结板的工具轴； 呈同轴状地安装于该工具轴的前端的研削工具等加工工具； 用以使所述第IX轴板沿所述X方向移动的第1驱动元件； 用以使所述第1Y轴板沿所述Y方向移动的第2驱动元件；以及 用以使所述第2X轴板及所述第2Y轴板的一方沿该板的可移动方向即所述 X轴或所述Y轴方向移动的第3驱动元件。
本发明的透镜加工装置中，配置有2组X轴板及Y轴板，Y轴板利用连结 板相互连结。由此，利用第1 第3驱动元件使各组X轴板及Y轴板沿X轴及 Y轴方向移动，从而可使连结板上的一点在平行于X轴及Y轴的平面上沿任意 的曲线轨迹移动。也就是说，可使装设于连结板的朝向Z轴方向的工具轴上所 安装的加工工具在平行于X轴及Y轴的平面上沿任意的曲线轨迹移动。因此， 无需使用凸轮机构就可使加工工具摆动以进行透镜的球面加工等。另外，各组 X轴板及Y轴板的移动量及移动时机由各驱动元件决定，通过对该移动量及移 动时机进行变更，可变更加工工具的移动轨迹。例如，可通过NC控制方式对 加工工具进行设定或变更，使其可描绘出与透镜面的最终形状对应的移动轨 迹，故无需像使用凸轮机构作为摆动机构时那样进行凸轮交换作业。
在此，为使安装于工具轴的加工工具在规定的角度范围内进行摆动运动，
只需使所述工具轴的旋转中心线与通过连结所述连结板的所述第1中心轴线及 所述第2中心轴线的线段的中点的线段的垂线重合地将所述工具轴装设于所述 连结板即可。
另外，在作为球面加工装置使用时，只需具有驱动控制所述第1 第3驱 动元件、使所述工具轴以该工具轴的旋转中心线的延长线上的点为摆动中心来 摆动的控制元件、以及用以将作为加工对象的透镜素材推压在所述加工工具上 的透镜保持件，并使所述摆动中心位于该透镜保持件的旋转中心线上。
本发明的透镜加工装置中，配置有2组X轴板及Y轴板，将Y轴板利用连 结板相互连结，并将工具轴装设于该连结板，利用第1 第3三组驱动元件使 各板移动，从而使装设于连结板的工具轴上所安装的加工工具可沿任意的移动 轨迹移动。
由此，若使用本发明，无需进行凸轮交换作业就可变更加工工具的移动轨 道。另外，由于仅利用X轴板及Y轴板的位置控制就可实现加工工具的任意的 曲线轨道，因此可迅速且容易地对应加工形状的变更。因此不会导致运转效率 的降低，以实现可进行小批量、多品种生产的透镜加工装置。
而且，由于也不需要像使用凸轮机构时那样的高分辨率的齿轮式减速机构 等，因此可使装置结构简单且廉价。
而且，由于也可进行圆锥面加工、非球面加工等，因此可实现一种可作为 波形发生器使用的通用性较高的透镜加工装置
图1是应用了本发明的透镜研削装置的概略结构图。 图2是表示图1的透镜研削装置的摆动机构的动作的说明图。 图3是表示图1的摆动机构的动作的说明图。 (符号说明)
1球面研削装置 2 透镜保持件
2a透镜旋转中心线 3 透镜轴
4透镜轴臂 5 研削工具
6工具轴6a旋转中心线
7加工轴马达10摆动机构
11、12 X轴直线导向机构13第1X轴板
14第2X轴板15、 17 Y轴直线导向机构
16第1Y轴板18第2Y轴板
19连结板23第l连结轴
24第2连结轴23A第1连结部
24A第2连结部23a、 24a中心轴线
25、26轴承27轴保持箱
31x轴马达32、 33 Y轴马达
50NC控制盘P 摆动中心
W透镜素材
具体实施例方式
以下，参照附图对应用了本发明的透镜加工装置的实施方式进行说明。 (整体结构)
图1是表示应用了本发明的光学球面透镜研削用的球面研削装置的主要
部分的概略结构图。球面研削装置i具有用以保持作为加工对象的透镜素材w
的透镜保持件2，该透镜保持件2向下安装在垂直配置的透镜轴3的下端。透 镜轴3以可旋转的状态被升降式的透镜轴臂4保持。
在透镜保持件2的下方以向上的状态配置有用以对保持于该透镜保持件2 的透镜素材W进行球面研削加工的研削工具5，研削工具5具有凹状的球面研 削面5a，该研削工具5安装在工具轴6的上端。工具轴6被加工轴马达7旋转 驱动。另外，工具轴6利用下述摆动机构10以位于透镜保持件2的透镜旋转 中心线2a的延长线上的摆动中心为中心在规定的角度范围内摆动。另外，工 具轴6通过摆动机构10进行摆动运动，NC控制盘50对该工具轴6的摆动运动 进行控制，从而对安装于其前端部的研削工具5的摆动运动进行控制。 (摆动机构)
摆动机构10中，在未图示的装置架的垂直面上安装有第IX轴板13及第 2X轴板14，该第IX轴板13及第2X轴板14可通过上下一对X轴直线导向机 构ll、 12沿X轴方向滑动。X轴在本实施方式中为水平轴，第1及第2X轴板 13、 14沿左右并列配置。第l、第2X轴板13、 14为同一形状，是具有一定 厚度的上下方向较长的长方形的板。X轴直线导向机构11、 12是具有导轨和沿 该导轨滑动的滑块的众所周知的结构。
第IX轴板13的垂直表面13a上安装有第1Y轴板16，该第1Y轴板16可 通过沿垂直方向延伸的Y轴直线导向机构15沿Y轴方向滑动。同样地，第2X 轴板14的垂直表面14a上安装有第2Y轴板18，该第2Y轴板18可通过沿垂直 方向延伸的Y轴直线导向机构17沿Y轴方向滑动。第1、第2Y轴板16、 18 为同一形状，是具有一定厚度的上下方向较长的长方形的板。Y轴直线导向机 构15、 17也可使用公知的机构。
该第l、第2Y轴板16、 18被连结板19相互连结。连结板19是呈略五角 形的具有一定厚度的板，在以其对称轴为中心的两侧的对称的位置上，分别通 过第1连结轴23及第2连结轴24与第1Y轴板16及第2Y轴板18连结。第1、 第2连结轴23、 24垂直固定于第1、第2Y轴板16、 18的各垂直表面16a、 18a， 其轴端通过轴承25、 26以可旋转的状态与连结板19连结。第1连结轴23及 第2连结轴24的中心轴线23a、 24a沿垂直于X轴及Y轴的Z轴方向延伸。连 结板19通过由第1连结轴23和轴承25构成的第1连结部23A及由第2连结 轴24和轴承26构成的第2连结部24A以可绕中心轴线23a、 24a旋转的状态 与第l、第2Y轴板16、 18连结。
连结板19的垂直表面19a上安装有轴保持箱27，工具轴6以可旋转的状 态被轴保持箱27保持。另外，加工轴马达7安装在轴保持箱27的侧面。本实 施方式中，工具轴6以其旋转中心线6a与通过线段L的中点0的该线段的垂 线重合的状态安装，该线段L为连结第1连结部23A的中心轴线23a及第2连 结部24A的中心轴线24a的线段。
在此，第l、第2X轴板13、 14的X轴直线导向机构11、 12上具有用以 使第2X轴板14沿X轴方向移动的单一的X轴马达31。与此对应地，第1Y轴
板16及第2Y轴板18的Y轴直线导向机构15、 17上具有使其各自向Y轴方向 移动的Y轴马达32、 33。
另外，图l表示了摆动机构IO的中立状态下的位置。中立状态下，左 右的第1、第2X轴板13、 14以垂直的透镜旋转中心线2a为中心以一定的间 隔配置于左右对称的位置。另外，左右的第l、第2Y轴板16、 18配置在同一 高度位置，装设在将第1、第2Y轴板16、 18连结的连结板19上的工具轴6 的旋转中心6a垂直延伸(沿Y轴方向延伸)，且与透镜旋转中心线2a重合。
如下所述，利用NC控制盘50驱动X轴马达31、 Y轴马达32、 33，使第 2X轴板14沿X轴方向移动，通过使第l、第2Y轴板16、 18各自在Y轴方向 移动，可使工具轴6以摆动中心为中心进行摆动运动，从而使安装在工具轴6 的上端的研削工具5的球面研削面5a进行摆动运动，以对透镜素材W进行球 面研削加工。
(摆动机构的动作)
图2及图3是利用摆动机构10使研削工具5在平行于X轴及Y轴的垂直 面上进行摆动运动时的说明图。
首先，参照图2进行说明，P0及P2是表示连结板19的第2连结轴24的 中心轴线24a及第1连结轴23的中心轴线23a的位置的点。符号T是这些点 P0、 P2的摆动轨迹。该摆动轨迹T的摆动中心是P，其摆动半径是R。如上文 所述，工具轴6的旋转中心线6a垂直于连结P0与P2的线段L，且与通过该线 段L的中点0的直线OP—致。2A是中心轴线23a、 24a间的距离，直线OP的 长度B即摆动中心P的位置根据加工曲面的形状来设定。
使连结板19从连结轴24、 23位于P0、 P2的位置的状态以摆动中心P为 中心旋转角度S后，连结轴24、 25移动至P1、 P3。像这样，通过使连结轴24、 23在以P为中心半径为R的摆动轨迹T上移动来使连结板19移动，从而可使 连结板19进行与以往的使用具有半径R的圆弧状的凸轮面的基准凸轮的研削 装置中、在凸轮面上设置与连结板19形状相同的摆动部件、使安装在与连结 轴24、 23相同位置的2个凸轮推杆沿凸轮面移动时相同的动作。
在此，参照图3进行说明，使连结板19以摆动中心是P为中心旋转角度S时的连结轴24、 23的移动量相当于使XY坐标旋转角度S后变换至x ' y '坐 标的坐标变换。变换后的x' y'坐标如以下(1) 、 (2)式所示。
x' = xcosS + ysin5—'' (1)
y'=—xsin5 + ycosS,'陽 (2) 将图2所示的变量代入上式中，Pl的坐标(xl， yl)如以下(3)、 (4) 式所示。
xl二AcosS—BsinS'…'(3) yl = — As in5—Bcos5' ■ (4)
同样地，P3的坐标(x2、 y2)如以下(5) 、 (6)式所示。 x2= —Ac o s 5—Bs i nS' ■ ■ (5) y2:Asin5—Bcos5'…，(6)
由此，使连结板19摆动使得连结轴24、 23从P0和P2移动至Pl和P3 时的连结轴24向X轴方向及Y轴方向的移动量(A xl， A y 1)如以下(7)、 (8)式所示。
△ xl = — A + AcosS—Bs inS' , ' (7)
△ yl=B —As inS—BcosS' ■ ■ ' (8)
同样地，连结轴23向X轴方向及Y轴方向的移动量(A x2， △ y2)如 以下(9) 、 (10)式所示。
△ x2= —A + Acos5—Bs inS' ■ ' (9)
△ y2=B —As inS—BcosS' ■ ■ (10)
在此，连结轴24、 23上分别连结有第2Y轴板18、第1Y轴板16。根据第 2、第1Y轴板18、 16的驱动控制、以连结板19的摆动中心P为中心进行旋转 时，首先，使第2Y轴板18—侧的连结轴24从P0移动至P1，这样的移动可通 过利用X轴马达31、 Y轴马达33使第2Y轴板18沿X轴及Y轴方向移动来实 现。另一方面，为使第1Y轴板16 —侧的连结轴23从P2移动至P3,利用Y 轴马达32使第1Y轴板16沿Y轴方向移动，使其与用(6)式表示连结轴23 的中心的Y坐标的y 2 —致。该连结轴23的中心的X坐标由第IX轴板13的从 动来决定。
连结轴23的中心的X坐标由第IX轴板13的从动来决定，以下对该点进 行更详细的说明。首先，使第1Y轴板16的连结轴23的中心的Y坐标移动至 y2日寸，第l、第2Y轴板16、 18的Y轴方向的距离(连结轴24、 23的Y轴方 向的距离D)根据上述(4) 、 (6)式具有以下的(11) 、 (12)式所示的关 系。
D二As inS—Bcos5 — ( — As in5—Bcos5)'… (11) s i n S =D /2A' ■ ■ (12)
在此，参照图2及(12)式，距离2A是连结轴24、 23间的距离即为已知 值。另外，通过使第1Y轴板16的坐标移动至y2，使得连结连结轴24、 23的 线段L旋转角度S。由此，第2、第1Y轴板18、 16的X轴方向的距离(连结 轴24、 23的X轴方向的距离C)具有以下(13)式所示的关系。即第1Y轴板 16的X坐标能唯一地确定。另外，该(13)式的值与利用上述(3)式、(5) 式算出的C值一致。
C =2A c o s S ■ ■ ■ (13)
像这样，只需对第1Y轴板16仅沿Y轴方向独立驱动即可，X軸方向^坐 标可根据其它的坐标及部件尺寸等唯一地确定。
(其它实施方式)
上述实施方式中，具有1台X轴马达31、以及使第l、第2Y轴板16、 18独立移动的2台Y轴马达32、 33。相反地，也可配置使第1、第2X轴板13、 14独立移动的2台X轴马达、以及使第l、第2Y轴板16、 18中的一方移动的 l台Y轴马达。
上述实施方式将本发明应用于透镜球面加工装置。本发明也可应用于用以 进行球面以外的曲面加工的透镜加工装置。例如，可通过使加工工具沿圆锥面 移动来对透镜素材W迸行圆锥面加工。另外，也可与波形发生器一样进行非球
面加工。
权利要求
1.一种透镜加工装置，其特征在于，具有可沿X轴方向移动的第1X轴板及第2X轴板；以可沿垂直于所述X轴的Y轴方向移动的状态装设于所述第1X轴板的第1Y轴板；以可沿Y轴方向移动的状态装设于所述第2X轴板的第2Y轴板；包括第1连结部及第2连结部的连结板，该第1连结部以可绕沿垂直于所述X轴及所述Y轴的Z轴方向延伸的第1中心轴线旋转的状态与所述第1Y轴板连结，该第2连结部以可绕沿所述Z轴方向延伸的第2中心轴线旋转的状态与所述第2Y轴板连结；以沿垂直于所述Z轴的方向延伸的状态装设于所述连结板的工具轴；呈同轴状地安装于该工具轴的前端的研削工具等加工工具；用以使所述第1X轴板沿所述X方向移动的第1驱动元件；用以使所述第1Y轴板沿所述Y方向移动的第2驱动元件；以及用以使所述第2X轴板及所述第2Y轴板中的一方沿该板的可移动方向、即沿所述X轴或所述Y轴方向移动的第3驱动元件。
2、 如权利要求l所述的透镜加工装置，其特征在于， 所述工具轴的旋转中心线与通过将所述连结板的所述第1中心轴线及所述第2中心轴线连结的线段的中点的该线段的垂线重合。
3、 如权利要求2所述的透镜加工装置，其特征在于，具有 控制元件，该控制元件驱动控制所述第1 第3驱动元件，使所述工具轴以该工具轴的旋转中心线的延长线上的点为摆动中心来摆动；透镜保持件，该透镜保持件用以将作为加工对象的透镜素材推压在所述加 工工具上，所述摆动中心位于该透镜保持件的旋转中心线上。
全文摘要
本发明实现一种无需使用凸轮机构就可适用于小批量、多品种加工的透镜研削装置。球面研削装置(1)包括第1、第2X轴板(13)、(14)；装设于第1、第2X轴板(13)、(14)的第1、第2Y轴板(16)、(18)；将第1、第2Y轴板(16)、(18)连结的连结板(19)，连结板(19)上装设有用以安装研削工具(5)的工具轴(6)。利用X轴马达(31)、Y轴马达(32、33)使第2X轴板(14)、第1、第2Y轴板(16)、(18)移动，从而使研削工具(5)沿规定的摆动轨迹摆动。无需使用凸轮机构就可使研削工具(5)摆动，研削工具(5)的摆动轨迹无需进行部件交换就可通过NC控制盘(50)简单地进行变更。
文档编号B24B13/00GK101372085SQ200710162350
公开日2009年2月25日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年8月20日
发明者酒井篤美 申请人:株式会社春近精密