专利名称：透镜的偏心检测器以及透镜调心机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及透镜的偏心检测器以及具备该检测器的透镜调心机，所述透镜的偏心检测器用于检测透镜的光轴与载置该透镜的支承台的轴心或旋转中心之间的偏离。
背景技术：
透镜在进行其正反面的球面加工后，以加工后的球面所决定的光轴为基准进行外周加工。以该光轴为基准进行透镜的外周加工的装置被称为调心机。一般的调心机具备:保持架，其保持透镜并进行旋转；旋转磨具，其朝向该保持架所保持的透镜的外周而接近/远离；以及NC装置，其控制该旋转磨具在所述接近/远离方向的移动位置。NC装置以保持架的轴心或旋转中心为基准来设定旋转磨具的位置，因此为了进行准确的外周加工，其前提是，所加工的透镜需要使其光轴与保持架的旋转中心准确地一致(定心)并进行保持。作为保持架上的透镜的定心方法，使用如下等方法:在利用具有正圆形边缘的朝上和朝下的贝尔杯轻轻地上下夹持透镜的状态下驱动上下的贝尔杯同步旋转的方法；以及使保持透镜的保持架每次旋转预定角度，用千分表来测量各旋转位置的透镜球面的周边部分的位置，计算出透镜光轴和保持架的轴心之间的偏心方向和偏心量，使偏心方向朝向外周磨削用的磨具，利用该磨具将透镜推动与偏心量相当的距离。另外，本申请的申请人在日本特愿2011-237377号公报中提出了新的定心方法。透镜调心机在像上述那样将透镜在保持架上定心后，一边使保持架旋转一边利用磨具进行透镜的外周磨削。为了防止透镜在所述外周磨削中因加工反力等而在保持架上移动，利用负压将透镜牢固地吸附在保持架上来进行加工，或者利用上述的朝下的贝尔杯那样的按压部件夹持透镜来进行加工。但是，由于存在损伤透镜等危险，所以不能使夹持力太大，在加工中也存在透镜在保持架上移动而产生偏心的情况。
在以往，无法在调心机上检测出在这样的外周加工中发生的透镜的偏心，在之后的工序中测量透镜的光轴是否与透镜外周的中心一致，将发生了偏心的透镜作为不合格品废弃。
实用新型内容为了解决上述那样的问题，本实用新型的课题是提供一种偏心检测器以及具备这样的检测器的透镜调心机，所述偏心检测器能够在调心机上高精度地检测加工中或加工后的透镜的光轴与支承该透镜的保持架的轴心或旋转中心之间的偏离。本实用新型的技术方案I提供一种透镜的偏心检测器，其特征在于，所述透镜的偏心检测器具备:支承台，其用于将透镜保持成使该透镜的光轴与该支承台的旋转中心一致；按压环，其升降自如地设置在所述支承台的上方，并在下降时将支承台上的透镜夹持在该按压环与该支承台之间；以及光学测量器，通过穿过所述按压环的中心孔向支承台上的透镜投射该支承台的旋转中心轴线方向的投射光并接受其反射光，所述光学测量器检测透镜在该支承台上的倾斜度。[0008]本实用新型的技术方案2提供一种技术方案I所述的透镜的偏心检测器，其特征在于，所述光学测量器的所述投射光在透镜表面成为光点，所述反射光在二维受光面上成像，该成像位置对应反射光相对于投射的投射光的偏心方向以及偏心量。本实用新型的技术方案3提供一种技术方案2所述的透镜的偏心检测器，其特征在于，所述透镜的偏心检测器具备:所述支承台，所述支承台被绕中心轴线旋转驱动；和所述按压环，所述按压环以能够绕所述中心轴线自如旋转的方式设置于升降台。本实用新型的技术方案4提供一种技术方案3所述的透镜的偏心检测器，其特征在于，所述支承台在利用支承台和按压环夹持透镜的状态下旋转，由此在光学测量器的受光面上描绘出圆轨迹，所述圆轨迹的中心和支承台停止时的受光点的位置对应透镜的偏心方向，所述圆轨迹的半径对应透镜的偏心量。本实用新型的技术方案5提供一种透镜调心机，其特征在于，所述透镜调心机具备:技术方案1、2、3或4所述的偏心检测器；以及定心单元，所述定心单元用于使载置于支承台上的透镜的光轴与支承台的中心或者旋转中心一致。本实用新型的技术方案6提供一种技术方案5所述的透镜调心机，其特征在于，所述定心单元具备:推动体，其朝向支承台的旋转中心推动透镜；进给装置，其使所述推动体朝向支承台的轴心移动；以及数控装置，所述数控装置具备相位控制单元和行程控制单元，所述相位控制单元根据所述光学测量器的测量值来使支承台向使透镜的偏心方向朝向推动体的方向旋转，所述行程控制单元根据光学测量器的测量值来使推动体朝向支承台中心进入。根据本实用新型，不仅在加工前，而且即使在加工中以及加工后的任一时刻也能够检测出支承台I上的透镜的偏心。而且，能够在支承台1、透镜L、以及按压该透镜的按压环2旋转的状态下检测出透镜的偏心，因此，无需为了检测而中止加工或者停止支承台I的旋转，不会使加工效率降低。
若在加工中检测出透镜的偏心，则还能够暂时停止加工并修正偏心再进行加工，若无法修正则能够在加工中途废弃透镜。而且，若加工后的透镜被检测出偏心，则能够在这个时候废弃不合格透镜，不需要进行后续工序中的偏心的测量。此外，如图示实施例那样，通过使按压环2为利用来自支承台I上的透镜的摩擦力进行旋转的质量小的自由旋转体，从而不需要以往的贝尔杯方式中的上杯的同步驱动装置，并且还能够更准确地进行透镜的按压力的控制。
图1为示出具备本实用新型的偏心检测器的调心机的实施例的框图。图2为示出图1的调心机的偏心检测器的主视图。图3为夸大地示出透镜的偏心与反射光的偏斜的说明图。图4为示出光学测量器的二维受光元件上的受光点的图。标号说明1:支承台；2:按压环；3:光学测量器(自动准直仪)；[0024]4:推动体；6:数控(NC)装置；21:按压环的中心孔；22:轴承；23:升降台；24:气缸；30:偏心检测器；31:投射光；32:投光器；33:反射光；35:受光元件；61:相位控制单元；62:行程控制单元；a:主轴轴线；c:圆轨迹；
L:透镜；P:圆轨迹的中心；s:受光点。
具体实施方式
图1为示出具备本实用新型的偏心检测器的透镜调心机的例子的示意性的主视图。图中的透镜调心机具备:主轴11，其绕铅直方向的轴线(主轴轴线)a旋转驱动；朝上的杯状的支承台1，其固定在所述主轴的上端；按压环2，其配置在所述支承台的上方；以及旋转磨具47，其对被支承台I和按压环2夹持而保持的透镜L的外周进行加工。按压环2能够自如升降且绕主轴轴线a自如旋转。主轴11以及固定于其上端的支承台I由主轴马达12驱动而旋转。支承台I和按压环2形成为保持架，所述保持架用于使透镜L的光轴与主轴轴线a —致地保持透镜。主轴11为中空轴，其中空孔13与支承台I的杯内连通。主轴的中空孔13的下端与用于使透镜在支承台I上浮起的空气压供给装置5连结。空气压供给装置5具备压力设定器51，通过了所述压力设定器的空气经由切换阀52、旋转接头53以及主轴11的中空孔13而供给至支承台I内。偏心检测器30由上述结构的支承台I和按压环2、以及光学测量器(实施例为自动准直仪)3构成，所述自动准直仪3使主轴轴线方向的束状的投射光31穿过按压环2的中心孔而投射到支承台I上的透镜L，并且穿过按压环2的中心孔而接受该投射光的反射光33。按压环2的与透镜抵接的下表面为合成树脂制成，按压环2的上方的圆筒部嵌合固定于球轴承22的内圈进行安装。球轴承22的外圈嵌合固定于在升降台23设置的以主轴轴线a为中心的上下方向的贯通孔。升降台23固定于升降气缸24的主体25的头端侧。气缸主体25以升降自如的方式被主轴轴线a方向的气缸导向件26 (图2)引导，其杆部的末端27与偏心检测器30的不动位置连结。即，通过将流体压供给至升降气缸24而使气缸主体25升降，在下降后，以能够自如旋转的方式被升降台23支承的按压环2将载置于支承台I上的透镜L夹持在按压环2与支承台I之间。作为光学测量器的自动准直仪3以使其光轴与主轴轴线a位于同一轴线的方式配置在按压环2的上方。自动准直仪3由钳位器29把持，所述钳位器29升降自如地设置于主轴轴线a方向的导轨28，自动准直仪3利用未图示的升降装置沿光轴方向进行移动定位，从而能够调整焦点。在图1中示意性地示出了自动准直仪3的内部结构。自动准直仪3具备投光器32和二维受光元件35，所述投光器32将束状的投射光31朝向支承台I上的透镜L进行投射，来自透镜L的反射光33被半透反射镜34呈直角地反射后被所述二维受光元件35接受。从投光器32投射出的投射光在透镜L的表面成为光点(焦点)地进行照射，其反射光33在受光元件35的受光面上成像，其位置信息作为电信号而输出。按压环2的中心孔21形成为用于使投射光31以及其反射光33通过的贯通孔。当透镜L的光轴与支承台I的轴心偏离(偏心)时，如图3所示，透镜倾斜。与支承台I的圆形的边缘14抵接的透镜下表面的曲率越大，该倾斜度越大，倾斜的方向根据是凸面还是凹面而相反。在透镜的光轴中心，透镜面与光轴呈直角，投射于此处的投射光沿入射方向反射。在透镜偏心而倾斜时，反射光与入射光偏离，如图4所不,受光兀件35上的受光点s的位置发生偏离，借助于支承台I的旋转，受光点s描绘出圆轨迹C。所述圆轨迹的中心P为受光面上的与主轴轴线a对应的点。若以该中心点P为原点来测量受光点s的偏心方向以及偏心量(圆的半径)e，则即使自动准直仪3的受光面的原点ο与支承台I的旋转中心偏离，也能够测量出正确的偏心方向以及偏心量。在外周加工中、即支承台I的旋转中，受光点s的偏心方向无法测量，但能够测量偏心量e。因此，在外周加工中监视偏心量e，当偏心量e超过了设定于NC装置的阈值(容许值)时，判定为发生了偏心，并停止主轴 旋转。并且，若偏心量e能够修正，则测量偏心方向。在图1的装置中设置有推动体4，该推动体4在支承台I上沿半径方向推压透镜L来修正偏心。透镜推动体4为合成树脂制成，其隔着压电元件44而搭载于移动台41。移动台41经由未图示的滚珠螺母与进给丝杠42连结，所述进给丝杠通过由NC装置6伺服控制的进给马达43而旋转驱动。NC装置6具备相位控制单元61和行程控制单元62，所述相位控制单元61根据自动准直仪3的检测信号、和预先输入的透镜下表面是凹面还是凸面(偏心方向变为180度反向)的不同，检测出透镜L的光轴相对于支承台I的旋转中心的偏心方向，并控制主轴马达12的旋转角以使该偏心方向成为朝向推动体4的方向，所述行程控制单元62根据自动准直仪3测量出的偏心量e的测量值来控制进给马达43的旋转角。在压电元件44连接有用于使其沿移动台41的移动方向振动的交流电源45。NC装置6控制用于使压电元件44振动的交流电源45的通断开关46。下面，对上述的调心机的动作进行说明。在按压环2上升的状态下将透镜L搬入到支承台I上后，自动准直仪3将投射光31照射到该透镜L上，其反射光被二维受光元件35接受。接下来缓慢旋转主轴11，使受光点s在受光元件35上描绘出圆轨迹C，根据该圆的半径测量出透镜L相对于支承台I的旋转中心的偏心量。接下来使主轴11停止，根据上述圆的中心P与支承台I停止时的受光点s的相对位置关系，检测出偏心方向。[0054]NC装置6对主轴马达12施加旋转指令以使检测出的偏心方向朝向推动体4。接下来NC装置对进给马达43施加前进指令。当在该前进中从自动准直仪3收到受光点s的移动开始信号时，判断为推动体4与透镜L的外周抵接，对行程控制单元62施加测量开始指令。在使推动体4从测量开始指令被施加时的推动体4的位置前进了已测量出的偏心量e的位置，行程控制单元62使进给马达43停止。在用推动体4推压透镜L时，根据需要而使交流电源45的开关46导通，由此能够选择振动进给。当透镜较重时，通过从空气压供给装置5向支承台I供给空气压来降低透镜作用于支承台I的负荷，由此能够降低透镜推动时的摩擦载荷而推动透镜L。振动进给有效地防止透镜L由于所谓的粘滑运动现象而越过其停止位置地进行移动。在用推动体4推压透镜L时，存在在推动中透镜L向偏离推动体4的前进方向的方向移动的情况，或者还存在透镜由于惯性而移动了过多的距离的情况。因此，在推动动作结束后，通过自动准直仪3确认透镜L的偏心，若进入到预定的误差范围(阈值)内则开始外周加工，当没有进入到预定的误差范围内时，再次测量偏心方向和偏心量并重复上述的定心动作。当像上述那样，透镜的定心结束后，使按压环2下降而由支承台I和按压环2来夹持透镜L，利用主轴马达12使主轴11旋转从而使透镜L旋转。然后，使旋转磨具47旋转，通过利用未图示的磨具进给马达使磨具台48前进来进行以透镜L的光轴为基准的透镜的外周加工，以使透镜的外周形状成为预定形状。在所述外周加工中，自动准直仪3将投射光31投射到透镜L上，其反射光被二维受光元件35连续接收。当在加工中透镜L产生偏心时，受光点s在受光元件35上开始描绘圆轨迹c，因此当该圆的半径超过了记录于NC装置6的阈值时，使主轴11停止，根据所述圆的中心与支承台I停止时的受光点s的相对位置关系来检测偏心方向。若测量出的偏心量e为能够修正的量，则NC装置6使按压环2上升，并使主轴马达12旋转以使检测出的偏心方向朝向推动体4，在利用推动体4将透镜L推动了检测出的偏心量e的距离而进行了再定`心后，使按压环2下降并重新进行外周磨削加工。若偏心量为无法修正的量，则将该透镜从调心机取出。通过设置本实用新型的偏心检测器30、和使载置于支承台上的透镜L的光轴与支承台I的旋转中心一致的定心单元4，能够获得这样的透镜调心机:其能够在加工前、加工中以及加工后的任意的时刻检测出支承台I上的透镜L的光轴与支承台I的旋转中心之间的偏离(偏倚)，并且，当在加工中产生偏心时能够修正该偏心并继续加工。
权利要求1.一种透镜的偏心检测器，其特征在于， 所述透镜的偏心检测器具备: 支承台，其用于将透镜保持成使该透镜的光轴与该支承台的旋转中心一致； 按压环，其升降自如地设置在所述支承台的上方，并在下降时将支承台上的透镜夹持在该按压环与该支承台之间；以及 光学测量器，通过穿过所述按压环的中心孔向支承台上的透镜投射该支承台的旋转中心轴线方向的投射光并接受其反射光，所述光学测量器检测透镜在该支承台上的倾斜度。
2.根据权利要求1所述的透镜的偏心检测器，其特征在于， 所述光学测量器的所述投射光在透镜表面成为光点，所述反射光在二维受光面上成像，该成像位置对应反射光相对于投射的投射光的偏心方向以及偏心量。
3.根据权利要求2所述的透镜的偏心检测器，其特征在于， 所述透镜的偏心检测器具备:所述支承台，所述支承台被绕中心轴线旋转驱动；和所述按压环，所述按压环以能够绕所述中心轴线自如旋转的方式设置于升降台。
4.根据权利 要求3所述的透镜的偏心检测器，其特征在于， 所述支承台在利用支承台和按压环夹持透镜的状态下旋转，由此在光学测量器的受光面上描绘出圆轨迹，所述圆轨迹的中心和支承台停止时的受光点的位置对应透镜的偏心方向，所述圆轨迹的半径对应透镜的偏心量。
5.一种透镜调心机，其特征在于， 所述透镜调心机具备:权利要求1、2、3或4所述的偏心检测器；以及定心单元，所述定心单元用于使载置于支承台上的透镜的光轴与支承台的中心或者旋转中心一致。
6.根据权利要求5所述的透镜调心机，其特征在于， 所述定心单元具备:推动体，其朝向支承台的旋转中心推动透镜；进给装置，其使所述推动体朝向支承台的轴心移动；以及数控装置，所述数控装置具备相位控制单元和行程控制单元，所述相位控制单元根据所述光学测量器的测量值来使支承台向使透镜的偏心方向朝向推动体的方向旋转，所述行程控制单元根据光学测量器的测量值来使推动体朝向支承台中心进入。
专利摘要本实用新型透镜的偏心检测器以及透镜调心机提供一种透镜的偏心检测器以及具备该检测器的透镜调心机，所述偏心检测器能够高精度地检测外周加工中或加工后的透镜的光轴与支承该透镜的保持架的轴心或旋转中心之间的偏离。偏心检测器具备旋转支承台，其用于载置透镜；能够自如旋转的按压环，其升降自如地设置在所述支承台的上方，并在下降时将支承台上的透镜(L)夹持在按压环与支承台(1)之间；以及光学测量器，其接受穿过所述按压环的中心孔而投射到支承台上的透镜的投射光的反射光来检测透镜在支承台上的倾斜度。光学测量器使从透镜的上方投射的投射光的反射光在二维受光元件上成像，根据其成像位置来测量反射光相对于投射光的偏心方向以及偏心量。
文档编号B24B9/14GK203100700SQ20132011767
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月15日 优先权日2012年3月16日
发明者山中喜彦, 岛津利卓 申请人:中村留精密工业株式会社