专利名称：透镜磨削方法及透镜磨削装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对光学球面透镜进行磨削加工的透镜磨削方法及透镜磨削装置，更详细地说，涉及对于碗形工具不会产生偏磨损而能高精度地对球面透镜进行磨削加工、并能以短时间高效地进行磨削加工的透镜磨削方法及透镜磨削装置。
背景技术：
作为光学球面透镜的磨削方法，已知有利用杯形砂轮的球面制成(日文创成)方法。在该方法中，如图3所示，对以轴线100为中心进行旋转的加工对象的玻璃坯料101一边将以轴线102为中心进行旋转的杯形砂轮103的球面磨削面104进行抵接、一边进行磨削加工，制成以轴线100、102的交点为球心的球面105。该加工方法是完全的球面制成方法，但存在因杯形砂轮103的磨损引起的曲率的失常、发生对玻璃坯料101的磨削面的中心部分切削不全等的问题。
本发明申请人在日本专利JP-A 2003-340702号公报中，提出过金刚钻工具摆动旋转式的透镜磨削方法的方案。若采用其中揭示的透镜磨削方法，就能消除在利用杯形砂轮的球面制成方法中发生的问题。尤其，在大曲率的透镜面的磨削加工中，还有能使所获得的透镜面中的曲率的偏差较少的优点。
但是，在对小曲率的透镜面进行磨削加工的场合，在曲率小的部分相应地曲率的公差范围也狭窄。因此，即使在使用本发明申请人提出的上述透镜磨削方法的场合，也存在因碗形工具的微小的偏磨损而引起透镜面的精度降低的问题。
又，作为加工对象的透镜坯料，在使用通过将剖面为矩形的棒状的坯料进行切断所获得的切断材料的场合，与磨削加工的进行相应地切削量大幅度地变化。即，在切削加工的开始时，如图2(a)所示，仅透镜坯料的两端与碗形工具的磨削面接触，因此切削量小。随着切削的进行，如图2(b)所示，透镜坯料的两端部分被切削成球面状，成为与碗形工具的磨削面进行面接触的状态，切削量成为最大。然而，在以往，以相同的切削速度进行加工，对于这一点没有任何考虑，故对于加工时间发生损失。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而作成的，其目的在于，提供能对小曲率的球面透镜面高精度地进行加工的透镜磨削方法及透镜磨削装置。
又，本发明的目的还在于，提供能对切断材料高效地进行切削加工、对小曲率的球面透镜面能高精度地进行加工的透镜磨削方法及透镜磨削装置。
为了实现上述目的，本发明的透镜磨削方法，其特征在于，将磨削面成为球面的透镜磨削用的碗形工具以通过所述球面的球心的旋转中心线为中心进行旋转，并将该旋转中心线描绘以所述球心为顶点的圆锥面的状态进行球心摆动，将透镜坯料以规定的进给速度向通过所述球心的进给方向进行送出，并向进行旋转和球心摆动的所述碗形工具的磨削面推压，一边将向所述碗形工具推压后的所述透镜坯料以规定的切削进给速度送出、一边对该透镜坯料进行磨削加工，根据所述透镜坯料的送出量对所述切削进给速度进行变更。
在本发明的透镜磨削方法中，一边将具有磨削面的碗形工具以通过将其旋转中心线描绘以球面磨削面的球心为顶点的圆锥面的状态进行球心摆动一边对透镜坯料进行磨削加工。这样，利用使碗形工具进行摆动运动，能对小曲率的球面透镜面高精度地进行加工。又，能根据透镜坯料的送出量对切削进给速度进行变更。例如，在对矩形剖面的切断材料磨削加工球面透镜面的场合，由于加工开始时切削量少，故以快的进给速度送出，在切削进行至一定程度后，若以比其慢的进给速度送出，则能高效地进行加工。
这里，能根据进给量对所述切削进给速度无级地进行减速。取而代之，也能进行有级的减速。一般，将所述切削进给速度、至所述进给量到达规定量设为第1速度，在其以后可以切换成比第1速度慢的第2速度。
该场合，在磨削加工之前，将所述透镜坯料送出并对与所述碗形工具接触的位置进行检测，能对加工开始位置正确地进行设定。又，通过根据该加工开始位置对所述切削进给速度的切换位置进行设定，并将对该加工开始位置加上加工余量后求出的位置作为加工结束位置进行设定，能实现无加工时间的浪费及高效的磨削加工。
为了对所述加工开始位置进行检测，将对所述透镜坯料进行送出用的工件进给台向碗形工具微动地进行进给，在确认该透镜坯料已与碗形工具接触后，使工件进给台的微动进给停止，接着，将工件进给台以超低速向离开碗形工具的方向返回，并将透镜坯料从碗形工具离开的瞬间的位置作为加工开始位置进行设定。
这里，最好是，利用球心摆动体、旋转自如状态地支承所述碗形工具，将该球心摆动体的外周面作为球面，将该外周面载置在以所述碗形工具的磨削面的球心作为球心的球面形状的支承面上，向外周面与支承面之间供给压缩空气并使所述球心摆动体上浮，一边维持上浮状态、一边使所述球心摆动体进行球心摆动。
这样，当利用压缩空气使球心摆动体上浮时，能大幅度地降低其摆动时的阻力，又，还能抑制其支承面的磨损。由此，能使球心摆动体正确且圆滑地进行球心摆动，因此，由于能将在该处所支承的碗形工具正确地进行球心摆动，故能对球面透镜面高精度地进行加工。
另一方面，本发明是涉及利用上述的磨削方法对透镜坯料进行磨削加工的透镜磨削装置的发明，本发明的透镜磨削装置，其特征在于，具有有球面形状的磨削面的碗形工具；以围绕通过所述磨削面的球心的旋转中心线旋转自如的状态对该碗形工具进行支承的碗形工具主轴；支承所述碗形工具主轴的球心摆动体；在所述碗形工具的旋转中心线以所述球心为顶点的圆锥面上进行旋转的状态、使所述球心摆动体进行球心摆动用的摆动机构；使所述碗形工具主轴围绕所述旋转中心线进行旋转用的碗形工具旋转机构；对加工对象的透镜坯料进行保持的透镜保持架；将该透镜保持架沿通过所述球心的进给轴线进行送出用的工件进给机构；使所述透镜保持架围绕所述进给轴线进行旋转用的工件旋转机构；对利用所述工件进给机构产生的所述透镜保持架的进给动作进行数值控制的数值控制部，所述数值控制部根据该透镜坯料的送出量使在所述透镜保持架上所保持的透镜坯料的切削进给速度进行变更。
这里，其特征在于，所述数值控制部，将所述切削进给速度至所述送出量到达规定量设为第1速度后，切换成比第1速度慢的第2速度。
又，本发明的透镜磨削装置，其特征在于，具有以摆动自如的状态对所述球心摆动体进行支承的支承板和压缩空气供给机构，所述球心摆动体具有球面形状的外周面，所述支承板具有以所述碗形工具的磨削面的球心作为球心的球面形状的圆环状内周面，在所述外周面与所述圆环状内周面之间利用所述压缩空气供给机构供给压缩空气，所述球心摆动体被保持成从所述支承板的所述圆环状内周面上浮后的状态。
在本发明的透镜磨削方法及透镜磨削装置中，通过将具有球面磨削面的碗形工具以其旋转中心线描绘以球面磨削面的球心为顶点的圆锥面的状态一边进行球心摆动一边对透镜坯料进行磨削加工。这样，利用使碗形工具进行摆动运动，能对小曲率的球面透镜面高精度地进行加工。
又，能根据透镜坯料的送出量对切削进给速度进行变更。例如，在对矩形剖面的切断材料磨削加工球面透镜面的场合，由于加工开始时切削量少，故以快的进给速度送出，在切削进行至一定程度后，以比其慢的进给速度送出。因此，能使加工时间不发生浪费地、高效地对球面透镜面进行切削加工。
并且，由于能正确地掌握切削加工的开始位置，故据此可对切削进给速度的切换时刻和切削结束时刻进行设定。由此，还能避免加工时间的浪费、能高效地对球面透镜面进行切削加工。
另外，将旋转自如地支承碗形工具的球心摆动体利用压缩空气以上浮的状态进行支承。由此，能大幅度地降低球心摆动体的摆动时的阻力，并能抑制其支承面的磨损。因此，由于能使在球心摆动体上所支承的碗形工具正确地进行球心摆动，故由此也能获得可对球面透镜面高精度地进行加工的效果。
图1是表示应用本发明的球面玻璃透镜的磨削装置的主要部分的概略结构图。
图2是表示利用图1的磨削装置的磨削动作的说明图。
图3是表示利用以往的球面制成法的磨削的说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图对应用本发明的光学球面透镜的磨削装置的实施形态进行说明。
图1是表示本实施形态的光学球面透镜的磨削装置的主要部分的概略结构图。参照该图进行说明，磨削装置1具有保持加工对象的透镜坯料W用的透镜保持架3；以及有对保持在透镜保持架3上的透镜坯料W进行磨削加工的球面磨削面4a的碗形工具4。
透镜保持架3，在将其保持面3a水平地保持成为向下的状态下被固定在垂直的透镜主轴5的下端。在透镜主轴5的中心形成有向其轴线方向延伸的吸引通路5a，其下端向透镜保持架3的保持面3a的中心开口，其上端经过旋转接头6和空气过滤器7与真空发生器8的吸引侧连通着。通过利用真空发生器8将吸引通路5a进行真空吸引，能将透镜坯料W吸附保持在透镜保持架3的保持面3a上。
透镜主轴5，以同轴状态被配置在上端被闭锁的圆筒状的垂直保持筒9的内部，通过上下一对轴承10、11以旋转自如的状态被该垂直保持筒9支承着。又，透镜主轴5，利用透镜轴旋转用电机12，构成为以作为其垂直中心线的透镜旋转中心线5A为中心被旋转驱动的状态。将气缸13与垂直保持筒9的上端连接着，且该气缸13被固定在上端被闭锁的支承圆筒14的内部。垂直保持筒9成为被气缸13以规定的力向下方推压的状态。
透镜主轴5，利用工件进给机构20构成可升降的状态。工件进给机构20具有水平支臂21，在安装于该水平支臂21的前端的垂直圆筒部22中以同轴状态插入有垂直保持筒9，支承圆筒14被固定在水平支臂21的上面。水平支臂21，利用具有进给螺杆23、螺母24和伺服电机25的升降机构，可沿垂直的直线导轨26进行升降。
这里，在通过气缸13将透镜主轴5进行支承的支承圆筒14中，安装着对安装在其内侧的垂直保持筒9的上端9a进行检测用的接近传感器27。通常，该接近传感器27处于断开(OFF)状态，当垂直保持筒9相对支承圆筒14进行上升时，其上端9a利用接近传感器27进行检测，将该传感器输出切换成接通(ON)。
接着，配置在透镜保持架3的下方的碗形工具4，被配置成其球面磨削面4a的球心O位于透镜保持架3侧的透镜旋转中心线5A的延长线上。在该碗形工具4的背面一体地形成有主轴4b，该主轴4b以旋转自如的状态被球心摆动体31支承着。这里，碗形工具4的旋转中心线4A，在球心O上，相对垂直地延伸的透镜旋转中心线5A呈以锐角θ相互交叉的形态，主轴4b被球心摆动体31支承着。
球心摆动体31具有半球状的杯状部分31a；从该杯状部分31a的底中心的外周面部分向半径方向的外方突出的圆筒部分31b，在圆筒部分31b中以同轴状态并以旋转自如的状态安装着主轴4b。又，凸缘31c从圆筒部分31b的下端部向横方延伸着，这里搭载着主轴驱动用的电机32。
球心摆动体31的杯状部分31a，利用在支承板33上所形成的圆环状内周面33a以能球心摆动的状态被支承着。圆环状内周面33a是以球心O作为球心的球面，载置在该圆环状内周面33a上的外周面31d，球面的杯状部分31a以球心O为中心可进行摆动。在本例中，在圆环状内周面33a上形成有压缩空气吹出孔或槽33b，这里，成为通过压缩空气供给路33c供给压缩空气的状态。因此，杯状部分31a，被保持成从圆环状内周面33a上浮的状态。因此，能将球心摆动体31以球心O为中心圆滑地进行摆动。
球心摆动体31的下端通过连杆接头34和摆动幅度调整单元35与电机36的输出轴连接着。球心摆动体31与连杆接头34的连接点34a位于碗形工具旋转中心线4A的延长线上，电机36的旋转中心线36A始终保持向着球心O的状态。当操作摆动幅度调整单元35的调整旋钮35a时，连接点34a与电机36的旋转中心线36A的间隔进行变化。因此，能调整球心摆动体31的摆动运动的摆动幅度。
接着，电机36被摆动角调整单元37支承着。摆动角调整单元37具有配置在固定位置的弓形的凸轮38，将该凸轮38作成以球心O为中心的圆弧形状。在能沿该凸轮38滑动的状态下，安装着支承构件39，在这里安装着电机36。在支承构件39上固定着螺母40，在螺母40中螺合着进给螺杆41。进给螺杆41的端部与手柄42连接着。
当转动手柄42时，支承构件39沿凸轮38移动。即，被球心摆动体31支承的碗形工具主轴4b以球心O为中心仅摆动规定量。因此，利用摆动角调整单元37，能使碗形工具4的旋转中心线4A相对垂直的透镜旋转中心线5A构成的角度θ、即摆动中心线的角度进行变更。
这里，各部分的驱动控制利用数值控制用的控制器50来进行。又，将输入装置51与控制器50连接着。通过输入装置51，利用手动操作能进行将透镜坯料送出的动作，又，能进行切削量的设定等。
参照图2对本结构的透镜磨削装置1的动作进行说明。首先，将透镜坯料W吸附保持在透镜保持架3上。接着，利用手动操作驱动伺服电机25，并将透镜坯料W向碗形工具4微动(JOG)地进给。当将透镜坯料W与碗形工具接触时，透镜主轴5的下降停止。然后，利用微动进给仅使水平支臂21(工件进给台)下降。其结果，透镜主轴5和旋转自如地对其支承的垂直保持筒9相对水平支臂21进行上升，接近传感器27对垂直保持筒9的上端9a进行检测并切换成接通。
接近传感器27在对切换成接通的情况进行确认后，暂时中止微动进给。然后，将伺服电机25的进给速度作成超低速，使水平支臂21上升。当水平支臂21上升时，停止后的透镜主轴5和垂直保持筒9与接近传感器27相对地进行下降。其结果，垂直保持筒的上端9a从接近传感器27的检测位置离开，再使接近传感器27返回成断开。控制器50将该切换成断开的瞬间的位置作为加工开始位置并进行存储。
控制器50，从该加工开始位置加上加工余量而对加工结束位置进行设定。又，在加工开始位置加上第1切削量的部分、对速度变更点进行设定。这样，在设定了各点后，当输入加工开始指令时，碗形工具4和吸附固定在透镜保持架3上的透镜坯料W开始旋转。然后，以快的进给将透镜坯料W送出至加工开始位置。
在达到加工开始位置后，将速度切换成第1切削速度，在该速度下一边将透镜坯料W送出一边进行磨削。图2(a)表示磨削开始时的状态。
透镜坯料W仅以第1切削量被切削，在到达第1切削位置后，即在到达图2(b)所示的切削状态后，开始球心摆动体31的摆动，一边以比第1切削速度慢的加工速度将透镜坯料W送出一边进行切削。其结果，透镜坯料W被磨削，如图2(c)所示，形成球状透镜面Wa。
当确认已到达加工结束位置时，在使利用球心摆动体31的摆动停止后，使水平支臂21上升至上端位置。然后，停止碗形工具4和透镜坯料W的旋转。
权利要求
1.一种透镜磨削方法，其特征在于，使磨削面成为球面的透镜磨削用的碗形工具以通过所述球面的球心的旋转中心线为中心进行旋转，并使该旋转中心线描绘以所述球心为顶点的圆锥面的状态进行球心摆动，将透镜坯料以规定的进给速度向通过所述球心的进给方向进行送出，并向进行旋转和球心摆动的所述碗形工具的磨削面推压，一边将向所述碗形工具推压后的所述透镜坯料以规定的切削进给速度送出、一边对该透镜坯料进行磨削加工，将所述切削进给速度根据所述透镜坯料的送出量进行变更。
2.如权利要求1所述的透镜磨削方法，其特征在于，将所述切削进给速度在至所述送出量到达规定量时作为第1速度，在其以后切换成比第1速度慢的第2速度。
3.如权利要求2所述的透镜磨削方法，其特征在于，在磨削加工之前，将所述透镜坯料送出并对与所述碗形工具接触的位置进行检测，将该位置作为加工开始位置进行设定，根据该加工开始位置，对所述切削进给速度的切换位置进行设定，并将对该加工开始位置加上加工余量后求出的位置作为加工结束位置进行设定。
4.如权利要求3所述的透镜磨削方法，其特征在于，对于所述加工开始位置的检测，将所述透镜坯料进行送出用的工件进给台向碗形工具微动地进行进给，在确认该透镜坯料已与碗形工具接触后，使工件进给台的微动进给停止，接着，将工件进给台以超低速向离开碗形工具的方向返回，并将透镜坯料从碗形工具离开的瞬间的位置作为加工开始位置进行设定。
5.如权利要求1～4中任一项所述的透镜磨削方法，其特征在于，利用球心摆动体将所述碗形工具旋转自如状态地进行支承，将该球心摆动体的外周面作成球面，将该外周面载置在以所述碗形工具的磨削面的球心作为球心的球面形状的支承面上，向所述外周面与支承面之间供给压缩空气并使所述球心摆动体上浮，一边维持上浮状态、一边使所述球心摆动体进行球心摆动。
6.一种透镜磨削装置，其特征在于，具有有球面形状的磨削面的碗形工具；在通过所述磨削面的球心的旋转中心线周围以旋转自如的状态支承该碗形工具的碗形工具主轴；支承所述碗形工具主轴的球心摆动体；以在所述碗形工具的旋转中心线以所述球心为顶点的圆锥面上进行旋转的状态、使所述球心摆动体进行球心摆动用的摆动机构；使所述碗形工具主轴围绕所述旋转中心线进行旋转用的碗形工具旋转机构；对加工对象的透镜坯料进行保持的透镜保持架；将该透镜保持架沿通过所述球心的进给轴线进行送出用的工件进给机构；使所述透镜保持架围绕所述进给轴线进行旋转用的工件旋转机构；对利用所述工件进给机构产生的所述透镜保持架的进给动作进行数值控制的数值控制部，所述数值控制部根据该透镜坯料的送出量使在所述透镜保持架上所保持的透镜坯料的切削进给速度进行变更。
7.如权利要求6所述的透镜磨削装置，其特征在于，所述数值控制部，将所述切削进给速度至所述送出量到达规定量设为第1速度，在其以后切换成比第1速度慢的第2速度。
8.如权利要求6或7所述的透镜磨削装置，其特征在于，具有以摆动自如的状态对所述球心摆动体进行支承的支承板和压缩空气供给机构，所述球心摆动体具有球面形状的外周面，所述支承板具有以所述碗形工具的磨削面的球心作为球心的球面形状的圆环状内周面，在所述外周面与所述圆环状内周面之间利用所述压缩空气供给机构供给压缩空气，所述球心摆动体被保持成从所述支承板的所述圆环状内周面上浮后的状态。
全文摘要
在本发明的透镜磨削装置(1)中，将磨削面(4a)成为球面的透镜磨削用的碗形工具(4)以通过球面的球心(O)的旋转中心线(4A)为中心进行旋转，并将该旋转中心线(4A)描绘以球心(O)为顶点的圆锥面的状态进行球心摆动，将透镜坯料(W)以规定的进给速度向通过球心(O)的进给方向(5A)进行送出，并向进行旋转和球心摆动的碗形工具磨削面(4a)推压，一边将向碗形工具(4)推压后的透镜坯料(W)以规定的切削进给速度送出、一边对该透镜坯料(W)进行磨削加工，根据透镜坯料的送出量对切削进给速度进行变更。故可提供能对切断材料高效地进行切削加工、并对小曲率的球面透镜面高精度地进行加工的透镜磨削方法。
文档编号B24B13/02GK1836838SQ20051005617
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月23日 优先权日2005年3月23日
发明者春日洋一 申请人:株式会社春近精密