專利名稱：透鏡加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使磨削工具等加工工具以推壓在作為加工對象的透鏡素 材上的狀態(tài)進行擺動運動等規(guī)定運動以進行球面加工等的透鏡加工裝置。
背景技術：
透鏡加工裝置，例如對透鏡進行曲面加工的透鏡研削裝置中，利用凸輪機 構使研削工具相對于作為加工對象的透鏡素材進行搖擺運動。利用凸輪機構的 球面研削裝置如專利文獻1所公開。
在此所公開的研磨裝置包括具有圓筒曲面狀的凸輪面的基準凸輪；沿基 準凸輪的圓筒曲面移動的2根凸輪推桿，被凸輪推桿支撐的擺動體；被擺動體 支撐的研磨皿。利用驅動裝置使一方的驅動側的凸輪推桿沿凸輪面移動，使另 一方的凸輪推桿跟隨驅動側的凸輪推桿的移動沿凸輪面移動，從而使擺動體及 研磨皿沿與凸輪面的形狀對應的擺動軌跡擺動。
專利文獻1:日本專利特公平7-61606號公報
利用凸輪的擺動機構中，擺動體及研磨皿的擺動軌跡根據(jù)凸輪面的形狀來 決定，因此為使研磨皿的擺動角度超出該軌跡或使研磨皿沿不同的擺動軌跡擺 動，必須進行凸輪交換。此類研削裝置適用于進行同一形狀的大批量加工。
然而，在進行小批量、多品種的生產(chǎn)時，必須頻繁地進行凸輪交換，因此 其準備時間會被浪費掉，導致加工裝置的運轉效率大幅下降。另外，為進行各 種形狀的曲面加工，必須準備與各種形狀匹配的基準凸輪，因此會提高制造成 本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的課題在于提出一種無需進行凸輪交換等的部件交
換作業(yè)就可進行各種曲面加工的透鏡加工裝置。 本發(fā)明的透鏡加工裝置的特征在于，具有
在垂直于X軸的Y軸方向保持一定間隔的狀態(tài)下可沿該X軸方向移動的第 1X軸板及第2X軸板；
以可沿垂直于所述X軸的Y軸方向移動的狀態(tài)裝設于所述第IX軸板的第
1Y軸板；
以可沿所述Y軸方向移動的狀態(tài)裝設于所述第2X軸板的第2Y軸板； 包括第1連結部及第2連結部的連結板，該第1連結部以可繞沿垂直于所 述X軸及所述Y軸的Z軸方向延伸的第1中心軸線旋轉的狀態(tài)與所述第1Y軸 板連結，該第2連結部以可繞沿Z軸方向延伸的第2中心軸線旋轉的狀態(tài)與所 述第2Y軸板連結；
以沿垂直于所述Z軸的方向延伸的狀態(tài)裝設于所述連結板的工具軸； 呈同軸狀地安裝于該工具軸的前端的研削工具等加工工具； 用以使所述第IX軸板沿所述X方向移動的第1驅動元件； 用以使所述第1Y軸板沿所述Y方向移動的第2驅動元件；以及 用以使所述第2X軸板及所述第2Y軸板的一方沿該板的可移動方向即所述 X軸或所述Y軸方向移動的第3驅動元件。
本發(fā)明的透鏡加工裝置中，配置有2組X軸板及Y軸板，Y軸板利用連結 板相互連結。由此，利用第1 第3驅動元件使各組X軸板及Y軸板沿X軸及 Y軸方向移動，從而可使連結板上的一點在平行于X軸及Y軸的平面上沿任意 的曲線軌跡移動。也就是說，可使裝設于連結板的朝向Z軸方向的工具軸上所 安裝的加工工具在平行于X軸及Y軸的平面上沿任意的曲線軌跡移動。因此， 無需使用凸輪機構就可使加工工具擺動以進行透鏡的球面加工等。另外，各組 X軸板及Y軸板的移動量及移動時機由各驅動元件決定，通過對該移動量及移 動時機進行變更，可變更加工工具的移動軌跡。例如，可通過NC控制方式對 加工工具進行設定或變更，使其可描繪出與透鏡面的最終形狀對應的移動軌 跡，故無需像使用凸輪機構作為擺動機構時那樣進行凸輪交換作業(yè)。
在此，為使安裝于工具軸的加工工具在規(guī)定的角度范圍內(nèi)進行擺動運動，
只需使所述工具軸的旋轉中心線與通過連結所述連結板的所述第1中心軸線及 所述第2中心軸線的線段的中點的線段的垂線重合地將所述工具軸裝設于所述 連結板即可。
另外，在作為球面加工裝置使用時，只需具有驅動控制所述第1 第3驅 動元件、使所述工具軸以該工具軸的旋轉中心線的延長線上的點為擺動中心來 擺動的控制元件、以及用以將作為加工對象的透鏡素材推壓在所述加工工具上 的透鏡保持件，并使所述擺動中心位于該透鏡保持件的旋轉中心線上。
本發(fā)明的透鏡加工裝置中，配置有2組X軸板及Y軸板，將Y軸板利用連 結板相互連結，并將工具軸裝設于該連結板，利用第1 第3三組驅動元件使 各板移動，從而使裝設于連結板的工具軸上所安裝的加工工具可沿任意的移動 軌跡移動。
由此，若使用本發(fā)明，無需進行凸輪交換作業(yè)就可變更加工工具的移動軌 道。另外，由于僅利用X軸板及Y軸板的位置控制就可實現(xiàn)加工工具的任意的 曲線軌道，因此可迅速且容易地對應加工形狀的變更。因此不會導致運轉效率 的降低，以實現(xiàn)可進行小批量、多品種生產(chǎn)的透鏡加工裝置。
而且，由于也不需要像使用凸輪機構時那樣的高分辨率的齒輪式減速機構 等，因此可使裝置結構簡單且廉價。
而且，由于也可進行圓錐面加工、非球面加工等，因此可實現(xiàn)一種可作為 波形發(fā)生器使用的通用性較高的透鏡加工裝置


圖1是應用了本發(fā)明的透鏡研削裝置的概略結構圖。 圖2是表示圖1的透鏡研削裝置的擺動機構的動作的說明圖。 圖3是表示圖1的擺動機構的動作的說明圖。 (符號說明)
1球面研削裝置 2 透鏡保持件
2a透鏡旋轉中心線 3 透鏡軸
4透鏡軸臂 5 研削工具
6工具軸6a旋轉中心線
7加工軸馬達10擺動機構
11、12 X軸直線導向機構13第1X軸板
14第2X軸板15、 17 Y軸直線導向機構
16第1Y軸板18第2Y軸板
19連結板23第l連結軸
24第2連結軸23A第1連結部
24A第2連結部23a、 24a中心軸線
25、26軸承27軸保持箱
31x軸馬達32、 33 Y軸馬達
50NC控制盤P 擺動中心
W透鏡素材
具體實施例方式
以下，參照附圖對應用了本發(fā)明的透鏡加工裝置的實施方式進行說明。 (整體結構)
圖1是表示應用了本發(fā)明的光學球面透鏡研削用的球面研削裝置的主要
部分的概略結構圖。球面研削裝置i具有用以保持作為加工對象的透鏡素材w
的透鏡保持件2，該透鏡保持件2向下安裝在垂直配置的透鏡軸3的下端。透 鏡軸3以可旋轉的狀態(tài)被升降式的透鏡軸臂4保持。
在透鏡保持件2的下方以向上的狀態(tài)配置有用以對保持于該透鏡保持件2 的透鏡素材W進行球面研削加工的研削工具5，研削工具5具有凹狀的球面研 削面5a，該研削工具5安裝在工具軸6的上端。工具軸6被加工軸馬達7旋轉 驅動。另外，工具軸6利用下述擺動機構10以位于透鏡保持件2的透鏡旋轉 中心線2a的延長線上的擺動中心為中心在規(guī)定的角度范圍內(nèi)擺動。另外，工 具軸6通過擺動機構10進行擺動運動，NC控制盤50對該工具軸6的擺動運動 進行控制，從而對安裝于其前端部的研削工具5的擺動運動進行控制。 (擺動機構)
擺動機構10中，在未圖示的裝置架的垂直面上安裝有第IX軸板13及第 2X軸板14，該第IX軸板13及第2X軸板14可通過上下一對X軸直線導向機 構ll、 12沿X軸方向滑動。X軸在本實施方式中為水平軸，第1及第2X軸板 13、 14沿左右并列配置。第l、第2X軸板13、 14為同一形狀，是具有一定 厚度的上下方向較長的長方形的板。X軸直線導向機構11、 12是具有導軌和沿 該導軌滑動的滑塊的眾所周知的結構。
第IX軸板13的垂直表面13a上安裝有第1Y軸板16，該第1Y軸板16可 通過沿垂直方向延伸的Y軸直線導向機構15沿Y軸方向滑動。同樣地，第2X 軸板14的垂直表面14a上安裝有第2Y軸板18，該第2Y軸板18可通過沿垂直 方向延伸的Y軸直線導向機構17沿Y軸方向滑動。第1、第2Y軸板16、 18 為同一形狀，是具有一定厚度的上下方向較長的長方形的板。Y軸直線導向機 構15、 17也可使用公知的機構。
該第l、第2Y軸板16、 18被連結板19相互連結。連結板19是呈略五角 形的具有一定厚度的板，在以其對稱軸為中心的兩側的對稱的位置上，分別通 過第1連結軸23及第2連結軸24與第1Y軸板16及第2Y軸板18連結。第1、 第2連結軸23、 24垂直固定于第1、第2Y軸板16、 18的各垂直表面16a、 18a， 其軸端通過軸承25、 26以可旋轉的狀態(tài)與連結板19連結。第1連結軸23及 第2連結軸24的中心軸線23a、 24a沿垂直于X軸及Y軸的Z軸方向延伸。連 結板19通過由第1連結軸23和軸承25構成的第1連結部23A及由第2連結 軸24和軸承26構成的第2連結部24A以可繞中心軸線23a、 24a旋轉的狀態(tài) 與第l、第2Y軸板16、 18連結。
連結板19的垂直表面19a上安裝有軸保持箱27，工具軸6以可旋轉的狀 態(tài)被軸保持箱27保持。另外，加工軸馬達7安裝在軸保持箱27的側面。本實 施方式中，工具軸6以其旋轉中心線6a與通過線段L的中點0的該線段的垂 線重合的狀態(tài)安裝，該線段L為連結第1連結部23A的中心軸線23a及第2連 結部24A的中心軸線24a的線段。
在此，第l、第2X軸板13、 14的X軸直線導向機構11、 12上具有用以 使第2X軸板14沿X軸方向移動的單一的X軸馬達31。與此對應地，第1Y軸
板16及第2Y軸板18的Y軸直線導向機構15、 17上具有使其各自向Y軸方向 移動的Y軸馬達32、 33。
另外，圖l表示了擺動機構IO的中立狀態(tài)下的位置。中立狀態(tài)下，左 右的第1、第2X軸板13、 14以垂直的透鏡旋轉中心線2a為中心以一定的間 隔配置于左右對稱的位置。另外，左右的第l、第2Y軸板16、 18配置在同一 高度位置，裝設在將第1、第2Y軸板16、 18連結的連結板19上的工具軸6 的旋轉中心6a垂直延伸(沿Y軸方向延伸)，且與透鏡旋轉中心線2a重合。
如下所述，利用NC控制盤50驅動X軸馬達31、 Y軸馬達32、 33，使第 2X軸板14沿X軸方向移動，通過使第l、第2Y軸板16、 18各自在Y軸方向 移動，可使工具軸6以擺動中心為中心進行擺動運動，從而使安裝在工具軸6 的上端的研削工具5的球面研削面5a進行擺動運動，以對透鏡素材W進行球 面研削加工。
(擺動機構的動作)
圖2及圖3是利用擺動機構10使研削工具5在平行于X軸及Y軸的垂直 面上進行擺動運動時的說明圖。
首先，參照圖2進行說明，P0及P2是表示連結板19的第2連結軸24的 中心軸線24a及第1連結軸23的中心軸線23a的位置的點。符號T是這些點 P0、 P2的擺動軌跡。該擺動軌跡T的擺動中心是P，其擺動半徑是R。如上文 所述，工具軸6的旋轉中心線6a垂直于連結P0與P2的線段L，且與通過該線 段L的中點0的直線OP—致。2A是中心軸線23a、 24a間的距離，直線OP的 長度B即擺動中心P的位置根據(jù)加工曲面的形狀來設定。
使連結板19從連結軸24、 23位于P0、 P2的位置的狀態(tài)以擺動中心P為 中心旋轉角度S后，連結軸24、 25移動至P1、 P3。像這樣，通過使連結軸24、 23在以P為中心半徑為R的擺動軌跡T上移動來使連結板19移動，從而可使 連結板19進行與以往的使用具有半徑R的圓弧狀的凸輪面的基準凸輪的研削 裝置中、在凸輪面上設置與連結板19形狀相同的擺動部件、使安裝在與連結 軸24、 23相同位置的2個凸輪推桿沿凸輪面移動時相同的動作。
在此，參照圖3進行說明，使連結板19以擺動中心是P為中心旋轉角度S時的連結軸24、 23的移動量相當于使XY坐標旋轉角度S后變換至x ' y '坐 標的坐標變換。變換后的x' y'坐標如以下(1) 、 (2)式所示。
x' = xcosS + ysin5—'' (1)
y'=—xsin5 + ycosS,'陽 (2) 將圖2所示的變量代入上式中，Pl的坐標(xl， yl)如以下(3)、 (4) 式所示。
xl二AcosS—BsinS'…'(3) yl = — As in5—Bcos5' ■ (4)
同樣地，P3的坐標(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，使連結板19擺動使得連結軸24、 23從P0和P2移動至Pl和P3 時的連結軸24向X軸方向及Y軸方向的移動量(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)
同樣地，連結軸23向X軸方向及Y軸方向的移動量(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，連結軸24、 23上分別連結有第2Y軸板18、第1Y軸板16。根據(jù)第 2、第1Y軸板18、 16的驅動控制、以連結板19的擺動中心P為中心進行旋轉 時，首先，使第2Y軸板18—側的連結軸24從P0移動至P1，這樣的移動可通 過利用X軸馬達31、 Y軸馬達33使第2Y軸板18沿X軸及Y軸方向移動來實 現(xiàn)。另一方面，為使第1Y軸板16 —側的連結軸23從P2移動至P3,利用Y 軸馬達32使第1Y軸板16沿Y軸方向移動，使其與用(6)式表示連結軸23 的中心的Y坐標的y 2 —致。該連結軸23的中心的X坐標由第IX軸板13的從 動來決定。
連結軸23的中心的X坐標由第IX軸板13的從動來決定，以下對該點進 行更詳細的說明。首先，使第1Y軸板16的連結軸23的中心的Y坐標移動至 y2日寸，第l、第2Y軸板16、 18的Y軸方向的距離(連結軸24、 23的Y軸方 向的距離D)根據(jù)上述(4) 、 (6)式具有以下的(11) 、 (12)式所示的關 系。
D二As inS—Bcos5 — ( — As in5—Bcos5)'… (11) s i n S =D /2A' ■ ■ (12)
在此，參照圖2及(12)式，距離2A是連結軸24、 23間的距離即為已知 值。另外，通過使第1Y軸板16的坐標移動至y2，使得連結連結軸24、 23的 線段L旋轉角度S。由此，第2、第1Y軸板18、 16的X軸方向的距離(連結 軸24、 23的X軸方向的距離C)具有以下(13)式所示的關系。即第1Y軸板 16的X坐標能唯一地確定。另外，該(13)式的值與利用上述(3)式、(5) 式算出的C值一致。
C =2A c o s S ■ ■ ■ (13)
像這樣，只需對第1Y軸板16僅沿Y軸方向獨立驅動即可，X軸方向^坐 標可根據(jù)其它的坐標及部件尺寸等唯一地確定。
(其它實施方式)
上述實施方式中，具有1臺X軸馬達31、以及使第l、第2Y軸板16、 18獨立移動的2臺Y軸馬達32、 33。相反地，也可配置使第1、第2X軸板13、 14獨立移動的2臺X軸馬達、以及使第l、第2Y軸板16、 18中的一方移動的 l臺Y軸馬達。
上述實施方式將本發(fā)明應用于透鏡球面加工裝置。本發(fā)明也可應用于用以 進行球面以外的曲面加工的透鏡加工裝置。例如，可通過使加工工具沿圓錐面 移動來對透鏡素材W迸行圓錐面加工。另外，也可與波形發(fā)生器一樣進行非球
面加工。
權利要求
1.一種透鏡加工裝置，其特征在于，具有可沿X軸方向移動的第1X軸板及第2X軸板；以可沿垂直于所述X軸的Y軸方向移動的狀態(tài)裝設于所述第1X軸板的第1Y軸板；以可沿Y軸方向移動的狀態(tài)裝設于所述第2X軸板的第2Y軸板；包括第1連結部及第2連結部的連結板，該第1連結部以可繞沿垂直于所述X軸及所述Y軸的Z軸方向延伸的第1中心軸線旋轉的狀態(tài)與所述第1Y軸板連結，該第2連結部以可繞沿所述Z軸方向延伸的第2中心軸線旋轉的狀態(tài)與所述第2Y軸板連結；以沿垂直于所述Z軸的方向延伸的狀態(tài)裝設于所述連結板的工具軸；呈同軸狀地安裝于該工具軸的前端的研削工具等加工工具；用以使所述第1X軸板沿所述X方向移動的第1驅動元件；用以使所述第1Y軸板沿所述Y方向移動的第2驅動元件；以及用以使所述第2X軸板及所述第2Y軸板中的一方沿該板的可移動方向、即沿所述X軸或所述Y軸方向移動的第3驅動元件。
2、 如權利要求l所述的透鏡加工裝置，其特征在于， 所述工具軸的旋轉中心線與通過將所述連結板的所述第1中心軸線及所述第2中心軸線連結的線段的中點的該線段的垂線重合。
3、 如權利要求2所述的透鏡加工裝置，其特征在于，具有 控制元件，該控制元件驅動控制所述第1 第3驅動元件，使所述工具軸以該工具軸的旋轉中心線的延長線上的點為擺動中心來擺動；透鏡保持件，該透鏡保持件用以將作為加工對象的透鏡素材推壓在所述加 工工具上，所述擺動中心位于該透鏡保持件的旋轉中心線上。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)一種無需使用凸輪機構就可適用于小批量、多品種加工的透鏡研削裝置。球面研削裝置(1)包括第1、第2X軸板(13)、(14)；裝設于第1、第2X軸板(13)、(14)的第1、第2Y軸板(16)、(18)；將第1、第2Y軸板(16)、(18)連結的連結板(19)，連結板(19)上裝設有用以安裝研削工具(5)的工具軸(6)。利用X軸馬達(31)、Y軸馬達(32、33)使第2X軸板(14)、第1、第2Y軸板(16)、(18)移動，從而使研削工具(5)沿規(guī)定的擺動軌跡擺動。無需使用凸輪機構就可使研削工具(5)擺動，研削工具(5)的擺動軌跡無需進行部件交換就可通過NC控制盤(50)簡單地進行變更。
文檔編號B24B13/00GK101372085SQ200710162350
公開日2009年2月25日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權日2007年8月20日
發(fā)明者酒井篤美 申請人:株式會社春近精密