ワーク保持装置
【課題】被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現する。
【解決手段】被加工レンズ２を工具皿１に押圧するレンズ保持装置Ｈ１において、被加工レンズ２を保持する受けホルダー３の背面に斜面３ｋを設け、この斜面３ｋに接する弾性体６を介して当該受けホルダー３を押えホルダー５にて支持する構成とするとともに、受けホルダー３の斜面３ｋは、被加工レンズ２の被加工面２ａと外周面２ｂの交線上の点である最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体６の斜面３ｋに対する接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して約９０°になる角度で形成され、加圧時に受けホルダー３の斜面３ｋが交点Ｏ２を中心に可動構造となるようにして、工具皿１の加工支点を交点Ｏ２の一点に集中させる構造とした。
【解決手段】被加工レンズ２を工具皿１に押圧するレンズ保持装置Ｈ１において、被加工レンズ２を保持する受けホルダー３の背面に斜面３ｋを設け、この斜面３ｋに接する弾性体６を介して当該受けホルダー３を押えホルダー５にて支持する構成とするとともに、受けホルダー３の斜面３ｋは、被加工レンズ２の被加工面２ａと外周面２ｂの交線上の点である最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体６の斜面３ｋに対する接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して約９０°になる角度で形成され、加圧時に受けホルダー３の斜面３ｋが交点Ｏ２を中心に可動構造となるようにして、工具皿１の加工支点を交点Ｏ２の一点に集中させる構造とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク保持技術に関し、たとえば、レンズ等の光学素子を研削あるいは研磨加工する装置に使用されるレンズ保持技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、レンズ等の光学素子の製造工程では、精密な光学面を形成する加工方法として、研磨や研削加工が行われている。
従来のレンズ研削装置あるいは研磨装置においては、レンズ保持機構部のシャフトを固定させ、その先端部を常に球心方向に加圧しながら、研磨皿を回転および揺動させてレンズの加工を行なう技術が知られており、これらの研削装置あるいは研磨装置では、レンズ保持機構をコイルばね等にて加圧しているのが一般的である。
【０００３】
この種のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構の一例としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、この特許文献１には、弾材を介して被研磨レンズの背面を保持する下段ホルダーと、この下段ホルダーを背面側から弾材を介して支持し、背面にホルダースピンドルが結合された上段ホルダーとで研磨ホルダー機構を構成する技術が開示されている。
【０００４】
そして、この構成によって、ホルダースピンドルにより押圧された圧力が、上段ホルダーの弾材を介して下段ホルダーの全体を均一に押圧し、さらに下段ホルダーの弾材を介して被研磨レンズを弾性的に押圧することにより、被研磨レンズの横転や脱落といったトラブルが生じることがなく、良好な加工面が得られるとしている。
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、上段ホルダーの下面を、凸形状の下段ホルダーの背面と接触しないように凹形状にしただけであるため、研磨加工中に加工される被研磨レンズと研磨皿が接触する加工作用面上で摩擦力により生じる回転モーメントの中心（以下、加工支点という）が一点に集中していないために、回転モーメントのかかる方向が一定でない。
【０００６】
したがって、研磨皿の加工作用面にならう方向以外に被研磨レンズを動かす力が生じ、加工作用面上を滑らかに動くことができなくなる現象が発生する。
この現象は、被研磨レンズの形状精度や粗さが悪化する一因となり、最悪の場合にはレンズが位置ずれ（横転）したり、脱落したりする可能性もある。
【特許文献１】特公平６−６５４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能なワーク保持技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に斜面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記斜面に当接する弾性体を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第１保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性体の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されているワーク保持装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に弾性体を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材に保持された前記弾性体に当接する斜面を備え、前記斜面を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第２保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性部材の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されているワーク保持装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、被加工物が保持される保持部の背面側に凸球面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記凸球面に弾性体を介して当接される凹球面を備え、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記凸球面および前記凹球面の曲率中心は、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点に近接あるいは一致しているワーク保持装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能なワーク保持技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施の形態の第１態様は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工作用面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーと、押えホルダーに取り付けた弾性体とを有している。
【００１３】
前記押えホルダーに取り付けた弾性体と、前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記押えホルダーに取り付けた弾性体を介して、前記受けホルダーの斜面を弾性的に押圧する。
【００１４】
前記受けホルダーの斜面には、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度を付ける。前記押えホルダーで前記弾性体と受けホルダーを介して、被加工レンズを前記加工作用面に対して押圧することを特徴とする。
【００１５】
また、本実施の形態の第２態様は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工作用面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーと、受けホルダーに取り付けた弾性体と、を有している。
【００１６】
前記受けホルダーに取り付けた弾性体と、前記押えホルダーに設けられた斜面が対向され、前記受けホルダーに取り付けた弾性体を介して、前記押えホルダーの斜面で受けホルダーを弾性的に押圧する。
【００１７】
前記押えホルダーの斜面には、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度を付ける。前記押えホルダーで前記弾性体と受けホルダーを介して、被加工レンズを前記加工作用面に対して押圧することを特徴とする。
【００１８】
本実施の形態の各態様のレンズ保持装置によれば、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２を中心に、受けホルダーと被加工レンズが可動な構造となるために、加工作用面（特に被加工レンズ外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントとつりあう方向にかかるので、被加工レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じさせず、位置ずれや脱落が防止されるとともに、被加工レンズは滑らかに回転でき加工結果を安定させることができる。
【００１９】
つまり、被加工レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、加工作用面にならう方向以外に被加工レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工作用面の圧力分布は均一に保たれ、被加工レンズの被加工面をアスや、クセ等の形状むらのない高精度な状態に加工することができる。
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の一実施の形態であるワーク保持装置の構成の一例を示す断面図であり、図２は、本実施の形態のワーク保持装置が装着される研磨装置の構成の一例を示す斜視図である。
【００２１】
本実施の形態では、ワーク保持装置の一例として、被加工レンズの研磨加工に用いられるレンズ保持装置に適用した場合を例にとって説明する。
図１に例示されるように、本実施の形態のレンズ保持装置Ｈ１は、受けホルダー３（第１保持部材）、弾性体４、押えホルダー５（第２保持部材）、弾性体６を備えている。
【００２２】
そして、レンズ保持装置Ｈ１は、被加工レンズ２（被加工物）を保持して、後述の研磨装置Ｍの側の工具皿１に被加工レンズ２の被加工面２ａを押圧する動作を行う。
工具皿１は、たとえば鋳鉄等で球面状に作製された台皿に弾力性のある図示しない研磨シートを貼り付けた凹球面を加工作用面１ａとする研磨工具である。
【００２３】
加工対象の被加工レンズ２は、凸球面からなる光学機能面としての被加工面２ａと、この被加工面２ａを取り囲む円筒状の外周面２ｂからなる。
凸球面からなる被加工面２ａが研磨加工される被加工レンズ２は、その凸球面からなる被加工面２ａと工具皿１の凹球面（加工作用面１ａ）が接触し、工具皿１に対し相対的に回転かつ揺動運動することにより、研磨加工される。
【００２４】
また、工具皿１の加工作用面１ａは、図示しない研磨シートを貼り付けた後にその曲率半径の精度が悪ければ、追加工される場合もある。
なお、上述のように、本実施の形態の説明においては、被加工レンズ２の研磨加工を例にとって説明し、また、工具皿１の形状を凹球面とし、加工される被加工レンズ２の形状が凸球面の場合について説明する。
【００２５】
レンズ保持装置Ｈ１において、受けホルダー３は、凹形のワーク保持部３ｈに被加工レンズ２の背面を嵌合させて保持することにより、被加工レンズ２の位置を拘束する。
受けホルダー３において、ワーク保持部３ｈの反対側の背面の外周部には円錐台形の斜面３ｋが全周に形成されている。
【００２６】
受けホルダー３の下面の被加工レンズ２を受けるワーク保持部３ｈの内部にはレンズ保持用の研磨シート等の弾性体４が取り付けられている。この弾性体４は、被加工レンズ２を弾性的に押圧し、被加工レンズ２の受け面（被加工面２ａと反対側の面）が受けホルダー３と直接接触して傷つくことを防ぎ、さらに加工中に工具皿１の側から発生する振動を軽減することにより、被加工レンズ２の被加工面２ａのひび、欠けや表面粗さの悪化を防ぐためのものである。
【００２７】
この受けホルダー３の背面側には、押えホルダー５が設けられている。この押えホルダー５は、受けホルダー３の動きを規制する凹部５ａを備えている。
この押えホルダー５の凹部５ａの下面内周部には、たとえば、Ｏリング等の弾性体６が取り付けられる弾性体保持部５ｂが形成されており、弾性体６を介して受けホルダー３の外周部に設けられた斜面３ｋを弾性的に押圧する。
【００２８】
押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられており、このホルダースピンドル７は図示しない軸受によってそのラジアル方向およびスラスト方向を保持されている。
【００２９】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置Ｈ１（以下、単にホルダーともいう）により、被加工レンズ２を保持して工具皿１へ押圧して加圧する動作が行われる。
この場合、受けホルダー３の斜面３ｋは、被加工レンズ２の被加工面２ａと外周面２ｂの交線上の点である最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体６の斜面３ｋに対する接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度で形成されている。
【００３０】
すなわち、受けホルダー３の斜面３ｋは、弾性体６との接触部ｃを通る法線（この場合、基準線Ｌ２）が、前記交点Ｏ２を通る角度に形成されている。
また、被加工レンズ２、受けホルダー３、押えホルダー５および弾性体６等の部材は、ホルダースピンドル７の中心軸（すなわち、中心軸Ｌｃ）上にほぼ対称的に保持されている。
【００３１】
このように構成されたレンズ保持装置Ｈ１を研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なう。
図２は、本実施の形態のレンズ保持装置を取り付けうる研磨装置Ｍの代表的な一例を示している。
【００３２】
この図２の研磨装置Ｍにおいて、本実施の形態のレンズ保持装置Ｈ１は保持具１２１に相当する。また、押えホルダー５のホルダースピンドル７は後述の上軸１２２に固定され、工具皿１の工具軸１ｂは、砥石スピンドル１１５に固定される。
【００３３】
図２に例示されるように、本実施の形態１の研磨装置Ｍは、装置本体１５０と、この装置本体１５０の上部に設けた揺動板１５１と、揺動板１５１の下方に設けた例えば上部が開口し、下辺部１６１ｂが円弧状に形成され、かつ、半円状の両側板１６２を備えた砥石用揺動体１６１と、この砥石用揺動体１６１の下辺部１６１ｂを一体で支持するハウジング１７１とを有している。
【００３４】
前記ハウジング１７１には、砥石モータ１１６と、この砥石モータ１１６により回転駆動される砥石スピンドル１１５が取り付けられ、さらに砥石スピンドル１１５の上端に球面研磨用の工具皿１が取り付けられている。前記砥石スピンドル１１５は球心１０４を通る軸線の回りに回転するように設定されている。
【００３５】
前記ハウジング１７１は、さらに、前記砥石モータ１１６に隣接する位置に、Ｙ軸方向に沿って配置した揺動モータ１１２を備えている。
一方、前記装置本体１５０からは、前記砥石用揺動体１６１を一対の軸受１６３によって支持する平行配置の一対の支持アーム１６４が突出形成されており、さらに、一対の支持アーム１６４の下側には、前記ハウジング１７１を揺動させるための円弧状揺動ギヤ部１８１を備えた固定突出体１８０を設けている。
【００３６】
そして、前記揺動モータ１１２の原動軸に取り付けた歯車１１４と前記円弧状揺動ギヤ部１８１とを噛合させ、揺動モータ１１２により回転する歯車１１４と円弧状揺動ギヤ部１８１との噛み合いにより、前記ハウジング１７１、砥石用揺動体１６１を、前記球心１０４を揺動中心として図２に示す矢印方向（Ｙ軸の回り）に揺動させるようになっている。
【００３７】
前記装置本体１５０の上部に設けた揺動板１５１の突出端には、Ｚ軸方向に沿ってシリンダ１２０、このシリンダ１２０の伸縮するロッド１２０ａに連結した上軸１２２、この上軸１２２の下端部に取り付けた保持具１２１が配置され、さらに保持具１２１により被加工レンズ２を保持するようになっている。即ち、被加工レンズ２は、光学素子を上下方向で変位させる変位機構としてのシリンダ１２０の動作により保持具１２１に支持されつつＺ軸方向に変位（上下動）可能で、前記工具皿１に押圧可能となっている。
【００３８】
また、前記揺動板１５１の基部は、装置本体１５０上に固定配置した軸受箱体１９１によりＸ軸（揺動板１５１の基部の揺動中心を通るＸ軸方向の軸線は前記球心１０４を通るように設定している）の回りを揺動可能に支持され、軸受箱体１９１に連結したＸ軸揺動モータ１９０により駆動されるようになっている。即ち、被加工レンズ２は、揺動板１５１、上軸１２２、保持具１２１を介して支持されつつＸ軸の回りに揺動可能となっている。
【００３９】
本実施の形態１の研磨装置Ｍは、さらに、全体の制御を行う制御装置１０６と、前記揺動モータ１１２に接続した砥石揺動制御部１０７と、前記砥石モータ１１６の回転数制御用のインバータ１０８とを具備している。前記制御装置１０６は、前記Ｘ軸揺動モータ１９０及びシリンダ１２０の駆動制御をも行うようになっている。
【００４０】
次に上述した研磨装置Ｍによる被加工レンズ２の球面研磨方法について説明する。
前記工具皿１は、砥石モータ１１６により駆動される砥石スピンドル１１５を介して回転駆動される。また、前記揺動モータ１１２の回転により歯車１１４が円弧状揺動ギヤ部１８１と噛み合いつつ回転し、これにより、前記ハウジング１７１、砥石用揺動体１６１とともに工具皿１は球心１０４を中心にＹ軸の回りを揺動する。
【００４１】
一方、被加工レンズ２を保持した保持具１２１は、シリンダ１２０のロッド１２０ａの伸動作によりＺ軸に沿って下方に変位し、被加工レンズ２を工具皿１に一定押圧力にて押圧接触させる。
【００４２】
さらに、保持具１２１により保持された被加工レンズ２は、Ｘ軸揺動モータ１９０により駆動される前記揺動板１５１の揺動に連動して、工具皿１に接触しつつ被加工面２ａ（光学機能面）の曲率中心（すなわち、被加工面２ａの球心）を工具皿１の球心１０４に一致させてＸ軸の回りを揺動する。
【００４３】
このようにして、前記球心１０４を中心として、前記工具皿１がＹ軸の回りを揺動し、被加工レンズ２がＸ軸の回りを揺動して、被加工レンズ２の研磨面である被加工面２ａと加工作用面１ａとの相対的な摺動動作により、被加工面２ａの所望の球面研磨が実行される。
【００４４】
次に、このような研磨加工において、図１に図示した本実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１（保持具１２１）の作用を説明する。
加圧時のレンズ保持装置Ｈ１において、受けホルダー３の上面外周部の斜面３ｋが、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダー５に取り付けた弾性体６と当該斜面３ｋとの接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度に形成されているので、加圧時に受けホルダー３の上面外周部の斜面３ｋが交点Ｏ２を中心に可動構造となるため、加工支点を交点Ｏ２の一点に集中させることができる。
【００４５】
したがって、被加工レンズ２の被加工面２ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、工具皿１の加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に安定に保持された被加工レンズ２は滑らかに回転し、研磨加工結果も安定する。
【００４６】
そのため、被加工レンズ２の光学機能面としての被加工面２ａの形状精度や粗さは悪化せず、工具皿１からの被加工レンズ２の横転あるいは脱落という障害も起こりにくい。
さらに、従来例において弾材として使用するＯリングは部分的に摩耗していたが、本実施の形態１においては、上述の受けホルダー３の斜面３ｋの作用により、被加工面２ａの摩擦力の方向が一定でかつ均一に加わるため、斜面３ｋに接する弾性体６の全体が均等に摩耗するようになり、弾性体６の寿命も伸びる。
【００４７】
同様に工具皿１について、被加工レンズ２が横転あるいは脱落したりせず、加工作用面１ａにならうように安定して動くため、加工作用面１ａの損傷や摩耗が少なく、工具皿１の寿命を長くすることができる。
［実施の形態２］
図３は本発明の他の実施の形態であるワーク保持装置としてのレンズ保持装置の一例を示す断面図である。
【００４８】
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２は、斜面５ｋを押えホルダー５の側に設けるとともに、受けホルダー３の側に弾性体６を保持させる点が上述のレンズ保持装置Ｈ１と異なっている。
【００４９】
したがって、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１と共通する構成要素については、共通の符号を付して重複した説明は割愛する。
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２において、被加工レンズ２の位置を拘束するための受けホルダー３では、その上面の外周部には、Ｏリング等からなる弾性体６が取り付けられる弾性体保持部３ａが形成され、下面の被加工レンズ２を受けるワーク保持部３ｈの内面にはレンズ保持用の研磨シート等の弾性体４が取り付けられている。
【００５０】
押えホルダー５は受けホルダー３の動きを規制する凹部５ａを備え、その下面の凹部５ａの外周部には斜面５ｋが形成されていて、受けホルダー３の側に保持された弾性体６に当接して押圧する。押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられている。
【００５１】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置Ｈ２により、被加工レンズ２を保持して工具皿１へ押圧し加圧する。
この場合、前記押えホルダー５の斜面５ｋは、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記受けホルダー３に取り付けた弾性体６の接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度に形成されている。
【００５２】
すなわち、斜面５ｋにおける弾性体６との接触部ｃを通る法線（基準線Ｌ２）が、前記交点Ｏ２を通るように、斜面５ｋの角度が設定されている。
次に、図３に例示される本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２の作用を説明する。
【００５３】
上述のように、被加工レンズ２の加圧時において、レンズ保持装置Ｈ２の押えホルダー５の下面の凹部５ａの外周部に形成された斜面５ｋが被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記受けホルダー３に取り付けた弾性体６との接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度を形成されている。
【００５４】
このため、被加工レンズ２の加圧時に受けホルダー３は前記交点Ｏ２を中心に可動の構造となるので、加工支点を前記交点Ｏ２の一点に集中させることができることになる。
したがって、工具皿１の加工作用面１ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に保持された被加工レンズ２は工具皿１に対して相対的に滑らかに回転し、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００５５】
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２では、上述の実施の形態１の作用および効果に加えて、弾性体６を受けホルダー３の上面に設けられた弾性体保持部３ａに保持する構造としたために交換が容易となるという効果を奏する。
【００５６】
［実施の形態３］
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３のワーク保持装置としてのレンズ保持装置について説明する。
【００５７】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３においては、被加工レンズ２を工具皿１へ押圧して加圧するときに、押えホルダー５と受けホルダー３の係合部の構成要素を球面で形成した点が、上述の実施の形態１および実施の形態２と相違し、その他の構成や部材は実施の形態１の構成要素と同じであり、同一部材には同じ符号を付し、それらの構成や作用についての説明は省略する。
【００５８】
レンズ保持装置Ｈ３の受けホルダー３は、被加工レンズ２の位置を拘束するために設けられ、その上面は凸球面部３ｂに形成されている。
一方、押えホルダー５は、受けホルダー３と対向する下面に、受けホルダー３の動きを規制する凹球面部５ｃを備えている。押えホルダー５の凹球面部５ｃには、欠球状のシートからなる弾性体６ａが取り付けられており、受けホルダー３の凸球面部３ｂを弾性的に保持して押圧可能になっている。
【００５９】
そして、上述のように構成されたレンズ保持装置Ｈ３により、被加工レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３が、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さｔとの和に等しくなるように、弾性体６ａの厚さｔは調整されている。
【００６０】
なお、図３において、Ｒ１は工具皿１の加工作用面１ａの曲率半径であり、点Ｏ１は加工作用面１ａの曲率半径Ｒ１の曲率中心とし、点Ｏ３は受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２および押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３の各々の曲率中心とする。
【００６１】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３では、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２および押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３の各々の曲率中心である点Ｏ３は、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２とほぼ一致させる位置に設定されている。
【００６２】
次に、本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３の作用を説明する。
上述のように、押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３が、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さｔとの和に等しくなるように構成されているので、被加工レンズ２の工具皿１に対する加圧時に、受けホルダー３の凸球面部３ｂの球心（Ｏ３）が、押えホルダー５の凹球面部５ｃの球心（Ｏ３）に一致し、工具皿１の加工支点を点Ｏ３の一点に集中させることができる。
【００６３】
しかも、凹球面部５ｃと凸球面部３ｂの球心Ｏ３を、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２とほぼ一致させることによって、加工作用面１ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に保持された被加工レンズ２は工具皿１に対して滑らかに回転し、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００６４】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３においては、押えホルダー５、受けホルダー３、弾性体６ａの接触部を球面（凹球面部５ｃ、凸球面部３ｂ）にするので、受けホルダー３と被加工レンズ２の加工支点を一点に集中させることができ、研磨加工中におけるレンズ保持装置Ｈ３による被加工レンズ２の安定保持の効果が大きい。
【００６５】
以上説明したように、本発明の各実施の形態のレンズ保持装置によれば、押えホルダー５または受けホルダー３に設けられた斜面または球面が弾性体を介して受けホルダー３または押えホルダー５に設けた斜面または球面を弾性的に押圧し、この受けホルダー３の下面のワーク保持部３ｈにて被加工レンズ２を保持しかつ押圧するようになし、さらに、斜面または球面による押圧は被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２にほぼ一致させることにより、工具皿１の被加工レンズ２に対する加工支点を一点に集中させることができ、加工作用面１ａで生じた摩擦力による回転モーメントが加工作用面１ａにならう一定方向にのみ被加工レンズ２にかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、被加工レンズ２は工具皿１に対して滑らかに回転でき、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００６６】
すなわち、被加工レンズ２等の被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能となる。
【００６７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、被加工物としては、被加工レンズ等の光学素子に限らず、精密加工を必要とする一般の物品に広く適用することができる。
【００６８】
（付記１）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度の斜面を有した被加工レンズを保持するための受けホルダーと、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための弾性体を取り付けた押えホルダーと、前記押えホルダーに設けられた弾性体と前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記押えホルダーに設置された前記弾性体を介して、前記受けホルダーの斜面を弾性的に押圧して、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【００６９】
（付記２）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点と、受けホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度の斜面を有した押えホルダーと、被加工レンズを保持するための受けホルダーと被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための弾性体を取り付けた受けホルダーと、前記押えホルダーに設けられた弾性体と前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記受けホルダーに設置された前記弾性体を介して、前記押えホルダーの斜面で弾性的に押圧して、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【００７０】
（付記３）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの球面部の曲率半径を、前記受けホルダーの球面部の曲率半径と前記弾性体の厚さとの和に等しくして、その曲率中心を被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点とそれぞれ接近あるいは一致させて、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施の形態であるワーク保持装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるワーク保持装置が装着される研磨装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態であるワーク保持装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態であるワーク保持装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 工具皿
１ａ 加工作用面
１ｂ 工具軸
２ 被加工レンズ
２ａ 被加工面
２ｂ 外周面
３ 受けホルダー
３ａ 弾性体保持部
３ｂ 凸球面部
３ｈ ワーク保持部
３ｋ 斜面
４ 弾性体
５ 押えホルダー
５ａ 凹部
５ｂ 弾性体保持部
５ｃ 凹球面部
５ｋ 斜面
６ 弾性体
６ａ 弾性体
７ ホルダースピンドル
１０４ 球心
１０６ 制御装置
１０７ 砥石揺動制御部
１０８ インバータ
１１２ 揺動モータ
１１４ 歯車
１１５ 砥石スピンドル
１１６ 砥石モータ
１２０ シリンダ
１２０ａ ロッド
１２１ 保持具
１２２ 上軸
１５０ 装置本体
１５１ 揺動板
１６１ 砥石用揺動体
１６１ｂ 下辺部
１６２ 両側板
１６３ 軸受
１６４ 支持アーム
１７１ ハウジング
１８０ 固定突出体
１８１ 円弧状揺動ギヤ部
１９０ Ｘ軸揺動モータ
１９１ 軸受箱体
Ｈ１ レンズ保持装置
Ｈ２ レンズ保持装置
Ｈ３ レンズ保持装置
Ｌ１ 接線
Ｌ２ 基準線
Ｌｃ 中心軸
Ｍ 研磨装置
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｒ３ 曲率半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク保持技術に関し、たとえば、レンズ等の光学素子を研削あるいは研磨加工する装置に使用されるレンズ保持技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、レンズ等の光学素子の製造工程では、精密な光学面を形成する加工方法として、研磨や研削加工が行われている。
従来のレンズ研削装置あるいは研磨装置においては、レンズ保持機構部のシャフトを固定させ、その先端部を常に球心方向に加圧しながら、研磨皿を回転および揺動させてレンズの加工を行なう技術が知られており、これらの研削装置あるいは研磨装置では、レンズ保持機構をコイルばね等にて加圧しているのが一般的である。
【０００３】
この種のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構の一例としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、この特許文献１には、弾材を介して被研磨レンズの背面を保持する下段ホルダーと、この下段ホルダーを背面側から弾材を介して支持し、背面にホルダースピンドルが結合された上段ホルダーとで研磨ホルダー機構を構成する技術が開示されている。
【０００４】
そして、この構成によって、ホルダースピンドルにより押圧された圧力が、上段ホルダーの弾材を介して下段ホルダーの全体を均一に押圧し、さらに下段ホルダーの弾材を介して被研磨レンズを弾性的に押圧することにより、被研磨レンズの横転や脱落といったトラブルが生じることがなく、良好な加工面が得られるとしている。
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、上段ホルダーの下面を、凸形状の下段ホルダーの背面と接触しないように凹形状にしただけであるため、研磨加工中に加工される被研磨レンズと研磨皿が接触する加工作用面上で摩擦力により生じる回転モーメントの中心（以下、加工支点という）が一点に集中していないために、回転モーメントのかかる方向が一定でない。
【０００６】
したがって、研磨皿の加工作用面にならう方向以外に被研磨レンズを動かす力が生じ、加工作用面上を滑らかに動くことができなくなる現象が発生する。
この現象は、被研磨レンズの形状精度や粗さが悪化する一因となり、最悪の場合にはレンズが位置ずれ（横転）したり、脱落したりする可能性もある。
【特許文献１】特公平６−６５４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能なワーク保持技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に斜面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記斜面に当接する弾性体を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第１保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性体の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されているワーク保持装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に弾性体を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材に保持された前記弾性体に当接する斜面を備え、前記斜面を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第２保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性部材の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されているワーク保持装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、被加工物が保持される保持部の背面側に凸球面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記凸球面に弾性体を介して当接される凹球面を備え、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記凸球面および前記凹球面の曲率中心は、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点に近接あるいは一致しているワーク保持装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能なワーク保持技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施の形態の第１態様は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工作用面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーと、押えホルダーに取り付けた弾性体とを有している。
【００１３】
前記押えホルダーに取り付けた弾性体と、前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記押えホルダーに取り付けた弾性体を介して、前記受けホルダーの斜面を弾性的に押圧する。
【００１４】
前記受けホルダーの斜面には、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度を付ける。前記押えホルダーで前記弾性体と受けホルダーを介して、被加工レンズを前記加工作用面に対して押圧することを特徴とする。
【００１５】
また、本実施の形態の第２態様は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工作用面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーと、受けホルダーに取り付けた弾性体と、を有している。
【００１６】
前記受けホルダーに取り付けた弾性体と、前記押えホルダーに設けられた斜面が対向され、前記受けホルダーに取り付けた弾性体を介して、前記押えホルダーの斜面で受けホルダーを弾性的に押圧する。
【００１７】
前記押えホルダーの斜面には、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度を付ける。前記押えホルダーで前記弾性体と受けホルダーを介して、被加工レンズを前記加工作用面に対して押圧することを特徴とする。
【００１８】
本実施の形態の各態様のレンズ保持装置によれば、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸との交点Ｏ２を中心に、受けホルダーと被加工レンズが可動な構造となるために、加工作用面（特に被加工レンズ外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントとつりあう方向にかかるので、被加工レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じさせず、位置ずれや脱落が防止されるとともに、被加工レンズは滑らかに回転でき加工結果を安定させることができる。
【００１９】
つまり、被加工レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、加工作用面にならう方向以外に被加工レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工作用面の圧力分布は均一に保たれ、被加工レンズの被加工面をアスや、クセ等の形状むらのない高精度な状態に加工することができる。
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の一実施の形態であるワーク保持装置の構成の一例を示す断面図であり、図２は、本実施の形態のワーク保持装置が装着される研磨装置の構成の一例を示す斜視図である。
【００２１】
本実施の形態では、ワーク保持装置の一例として、被加工レンズの研磨加工に用いられるレンズ保持装置に適用した場合を例にとって説明する。
図１に例示されるように、本実施の形態のレンズ保持装置Ｈ１は、受けホルダー３（第１保持部材）、弾性体４、押えホルダー５（第２保持部材）、弾性体６を備えている。
【００２２】
そして、レンズ保持装置Ｈ１は、被加工レンズ２（被加工物）を保持して、後述の研磨装置Ｍの側の工具皿１に被加工レンズ２の被加工面２ａを押圧する動作を行う。
工具皿１は、たとえば鋳鉄等で球面状に作製された台皿に弾力性のある図示しない研磨シートを貼り付けた凹球面を加工作用面１ａとする研磨工具である。
【００２３】
加工対象の被加工レンズ２は、凸球面からなる光学機能面としての被加工面２ａと、この被加工面２ａを取り囲む円筒状の外周面２ｂからなる。
凸球面からなる被加工面２ａが研磨加工される被加工レンズ２は、その凸球面からなる被加工面２ａと工具皿１の凹球面（加工作用面１ａ）が接触し、工具皿１に対し相対的に回転かつ揺動運動することにより、研磨加工される。
【００２４】
また、工具皿１の加工作用面１ａは、図示しない研磨シートを貼り付けた後にその曲率半径の精度が悪ければ、追加工される場合もある。
なお、上述のように、本実施の形態の説明においては、被加工レンズ２の研磨加工を例にとって説明し、また、工具皿１の形状を凹球面とし、加工される被加工レンズ２の形状が凸球面の場合について説明する。
【００２５】
レンズ保持装置Ｈ１において、受けホルダー３は、凹形のワーク保持部３ｈに被加工レンズ２の背面を嵌合させて保持することにより、被加工レンズ２の位置を拘束する。
受けホルダー３において、ワーク保持部３ｈの反対側の背面の外周部には円錐台形の斜面３ｋが全周に形成されている。
【００２６】
受けホルダー３の下面の被加工レンズ２を受けるワーク保持部３ｈの内部にはレンズ保持用の研磨シート等の弾性体４が取り付けられている。この弾性体４は、被加工レンズ２を弾性的に押圧し、被加工レンズ２の受け面（被加工面２ａと反対側の面）が受けホルダー３と直接接触して傷つくことを防ぎ、さらに加工中に工具皿１の側から発生する振動を軽減することにより、被加工レンズ２の被加工面２ａのひび、欠けや表面粗さの悪化を防ぐためのものである。
【００２７】
この受けホルダー３の背面側には、押えホルダー５が設けられている。この押えホルダー５は、受けホルダー３の動きを規制する凹部５ａを備えている。
この押えホルダー５の凹部５ａの下面内周部には、たとえば、Ｏリング等の弾性体６が取り付けられる弾性体保持部５ｂが形成されており、弾性体６を介して受けホルダー３の外周部に設けられた斜面３ｋを弾性的に押圧する。
【００２８】
押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられており、このホルダースピンドル７は図示しない軸受によってそのラジアル方向およびスラスト方向を保持されている。
【００２９】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置Ｈ１（以下、単にホルダーともいう）により、被加工レンズ２を保持して工具皿１へ押圧して加圧する動作が行われる。
この場合、受けホルダー３の斜面３ｋは、被加工レンズ２の被加工面２ａと外周面２ｂの交線上の点である最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体６の斜面３ｋに対する接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度で形成されている。
【００３０】
すなわち、受けホルダー３の斜面３ｋは、弾性体６との接触部ｃを通る法線（この場合、基準線Ｌ２）が、前記交点Ｏ２を通る角度に形成されている。
また、被加工レンズ２、受けホルダー３、押えホルダー５および弾性体６等の部材は、ホルダースピンドル７の中心軸（すなわち、中心軸Ｌｃ）上にほぼ対称的に保持されている。
【００３１】
このように構成されたレンズ保持装置Ｈ１を研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なう。
図２は、本実施の形態のレンズ保持装置を取り付けうる研磨装置Ｍの代表的な一例を示している。
【００３２】
この図２の研磨装置Ｍにおいて、本実施の形態のレンズ保持装置Ｈ１は保持具１２１に相当する。また、押えホルダー５のホルダースピンドル７は後述の上軸１２２に固定され、工具皿１の工具軸１ｂは、砥石スピンドル１１５に固定される。
【００３３】
図２に例示されるように、本実施の形態１の研磨装置Ｍは、装置本体１５０と、この装置本体１５０の上部に設けた揺動板１５１と、揺動板１５１の下方に設けた例えば上部が開口し、下辺部１６１ｂが円弧状に形成され、かつ、半円状の両側板１６２を備えた砥石用揺動体１６１と、この砥石用揺動体１６１の下辺部１６１ｂを一体で支持するハウジング１７１とを有している。
【００３４】
前記ハウジング１７１には、砥石モータ１１６と、この砥石モータ１１６により回転駆動される砥石スピンドル１１５が取り付けられ、さらに砥石スピンドル１１５の上端に球面研磨用の工具皿１が取り付けられている。前記砥石スピンドル１１５は球心１０４を通る軸線の回りに回転するように設定されている。
【００３５】
前記ハウジング１７１は、さらに、前記砥石モータ１１６に隣接する位置に、Ｙ軸方向に沿って配置した揺動モータ１１２を備えている。
一方、前記装置本体１５０からは、前記砥石用揺動体１６１を一対の軸受１６３によって支持する平行配置の一対の支持アーム１６４が突出形成されており、さらに、一対の支持アーム１６４の下側には、前記ハウジング１７１を揺動させるための円弧状揺動ギヤ部１８１を備えた固定突出体１８０を設けている。
【００３６】
そして、前記揺動モータ１１２の原動軸に取り付けた歯車１１４と前記円弧状揺動ギヤ部１８１とを噛合させ、揺動モータ１１２により回転する歯車１１４と円弧状揺動ギヤ部１８１との噛み合いにより、前記ハウジング１７１、砥石用揺動体１６１を、前記球心１０４を揺動中心として図２に示す矢印方向（Ｙ軸の回り）に揺動させるようになっている。
【００３７】
前記装置本体１５０の上部に設けた揺動板１５１の突出端には、Ｚ軸方向に沿ってシリンダ１２０、このシリンダ１２０の伸縮するロッド１２０ａに連結した上軸１２２、この上軸１２２の下端部に取り付けた保持具１２１が配置され、さらに保持具１２１により被加工レンズ２を保持するようになっている。即ち、被加工レンズ２は、光学素子を上下方向で変位させる変位機構としてのシリンダ１２０の動作により保持具１２１に支持されつつＺ軸方向に変位（上下動）可能で、前記工具皿１に押圧可能となっている。
【００３８】
また、前記揺動板１５１の基部は、装置本体１５０上に固定配置した軸受箱体１９１によりＸ軸（揺動板１５１の基部の揺動中心を通るＸ軸方向の軸線は前記球心１０４を通るように設定している）の回りを揺動可能に支持され、軸受箱体１９１に連結したＸ軸揺動モータ１９０により駆動されるようになっている。即ち、被加工レンズ２は、揺動板１５１、上軸１２２、保持具１２１を介して支持されつつＸ軸の回りに揺動可能となっている。
【００３９】
本実施の形態１の研磨装置Ｍは、さらに、全体の制御を行う制御装置１０６と、前記揺動モータ１１２に接続した砥石揺動制御部１０７と、前記砥石モータ１１６の回転数制御用のインバータ１０８とを具備している。前記制御装置１０６は、前記Ｘ軸揺動モータ１９０及びシリンダ１２０の駆動制御をも行うようになっている。
【００４０】
次に上述した研磨装置Ｍによる被加工レンズ２の球面研磨方法について説明する。
前記工具皿１は、砥石モータ１１６により駆動される砥石スピンドル１１５を介して回転駆動される。また、前記揺動モータ１１２の回転により歯車１１４が円弧状揺動ギヤ部１８１と噛み合いつつ回転し、これにより、前記ハウジング１７１、砥石用揺動体１６１とともに工具皿１は球心１０４を中心にＹ軸の回りを揺動する。
【００４１】
一方、被加工レンズ２を保持した保持具１２１は、シリンダ１２０のロッド１２０ａの伸動作によりＺ軸に沿って下方に変位し、被加工レンズ２を工具皿１に一定押圧力にて押圧接触させる。
【００４２】
さらに、保持具１２１により保持された被加工レンズ２は、Ｘ軸揺動モータ１９０により駆動される前記揺動板１５１の揺動に連動して、工具皿１に接触しつつ被加工面２ａ（光学機能面）の曲率中心（すなわち、被加工面２ａの球心）を工具皿１の球心１０４に一致させてＸ軸の回りを揺動する。
【００４３】
このようにして、前記球心１０４を中心として、前記工具皿１がＹ軸の回りを揺動し、被加工レンズ２がＸ軸の回りを揺動して、被加工レンズ２の研磨面である被加工面２ａと加工作用面１ａとの相対的な摺動動作により、被加工面２ａの所望の球面研磨が実行される。
【００４４】
次に、このような研磨加工において、図１に図示した本実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１（保持具１２１）の作用を説明する。
加圧時のレンズ保持装置Ｈ１において、受けホルダー３の上面外周部の斜面３ｋが、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記押えホルダー５に取り付けた弾性体６と当該斜面３ｋとの接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度に形成されているので、加圧時に受けホルダー３の上面外周部の斜面３ｋが交点Ｏ２を中心に可動構造となるため、加工支点を交点Ｏ２の一点に集中させることができる。
【００４５】
したがって、被加工レンズ２の被加工面２ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、工具皿１の加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に安定に保持された被加工レンズ２は滑らかに回転し、研磨加工結果も安定する。
【００４６】
そのため、被加工レンズ２の光学機能面としての被加工面２ａの形状精度や粗さは悪化せず、工具皿１からの被加工レンズ２の横転あるいは脱落という障害も起こりにくい。
さらに、従来例において弾材として使用するＯリングは部分的に摩耗していたが、本実施の形態１においては、上述の受けホルダー３の斜面３ｋの作用により、被加工面２ａの摩擦力の方向が一定でかつ均一に加わるため、斜面３ｋに接する弾性体６の全体が均等に摩耗するようになり、弾性体６の寿命も伸びる。
【００４７】
同様に工具皿１について、被加工レンズ２が横転あるいは脱落したりせず、加工作用面１ａにならうように安定して動くため、加工作用面１ａの損傷や摩耗が少なく、工具皿１の寿命を長くすることができる。
［実施の形態２］
図３は本発明の他の実施の形態であるワーク保持装置としてのレンズ保持装置の一例を示す断面図である。
【００４８】
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２は、斜面５ｋを押えホルダー５の側に設けるとともに、受けホルダー３の側に弾性体６を保持させる点が上述のレンズ保持装置Ｈ１と異なっている。
【００４９】
したがって、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１と共通する構成要素については、共通の符号を付して重複した説明は割愛する。
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２において、被加工レンズ２の位置を拘束するための受けホルダー３では、その上面の外周部には、Ｏリング等からなる弾性体６が取り付けられる弾性体保持部３ａが形成され、下面の被加工レンズ２を受けるワーク保持部３ｈの内面にはレンズ保持用の研磨シート等の弾性体４が取り付けられている。
【００５０】
押えホルダー５は受けホルダー３の動きを規制する凹部５ａを備え、その下面の凹部５ａの外周部には斜面５ｋが形成されていて、受けホルダー３の側に保持された弾性体６に当接して押圧する。押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられている。
【００５１】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置Ｈ２により、被加工レンズ２を保持して工具皿１へ押圧し加圧する。
この場合、前記押えホルダー５の斜面５ｋは、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記受けホルダー３に取り付けた弾性体６の接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度に形成されている。
【００５２】
すなわち、斜面５ｋにおける弾性体６との接触部ｃを通る法線（基準線Ｌ２）が、前記交点Ｏ２を通るように、斜面５ｋの角度が設定されている。
次に、図３に例示される本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２の作用を説明する。
【００５３】
上述のように、被加工レンズ２の加圧時において、レンズ保持装置Ｈ２の押えホルダー５の下面の凹部５ａの外周部に形成された斜面５ｋが被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２と、前記受けホルダー３に取り付けた弾性体６との接触部ｃを結んだ基準線Ｌ２に対して、約９０°になる角度を形成されている。
【００５４】
このため、被加工レンズ２の加圧時に受けホルダー３は前記交点Ｏ２を中心に可動の構造となるので、加工支点を前記交点Ｏ２の一点に集中させることができることになる。
したがって、工具皿１の加工作用面１ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に保持された被加工レンズ２は工具皿１に対して相対的に滑らかに回転し、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００５５】
本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２では、上述の実施の形態１の作用および効果に加えて、弾性体６を受けホルダー３の上面に設けられた弾性体保持部３ａに保持する構造としたために交換が容易となるという効果を奏する。
【００５６】
［実施の形態３］
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３のワーク保持装置としてのレンズ保持装置について説明する。
【００５７】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３においては、被加工レンズ２を工具皿１へ押圧して加圧するときに、押えホルダー５と受けホルダー３の係合部の構成要素を球面で形成した点が、上述の実施の形態１および実施の形態２と相違し、その他の構成や部材は実施の形態１の構成要素と同じであり、同一部材には同じ符号を付し、それらの構成や作用についての説明は省略する。
【００５８】
レンズ保持装置Ｈ３の受けホルダー３は、被加工レンズ２の位置を拘束するために設けられ、その上面は凸球面部３ｂに形成されている。
一方、押えホルダー５は、受けホルダー３と対向する下面に、受けホルダー３の動きを規制する凹球面部５ｃを備えている。押えホルダー５の凹球面部５ｃには、欠球状のシートからなる弾性体６ａが取り付けられており、受けホルダー３の凸球面部３ｂを弾性的に保持して押圧可能になっている。
【００５９】
そして、上述のように構成されたレンズ保持装置Ｈ３により、被加工レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３が、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さｔとの和に等しくなるように、弾性体６ａの厚さｔは調整されている。
【００６０】
なお、図３において、Ｒ１は工具皿１の加工作用面１ａの曲率半径であり、点Ｏ１は加工作用面１ａの曲率半径Ｒ１の曲率中心とし、点Ｏ３は受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２および押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３の各々の曲率中心とする。
【００６１】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３では、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２および押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３の各々の曲率中心である点Ｏ３は、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２とほぼ一致させる位置に設定されている。
【００６２】
次に、本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３の作用を説明する。
上述のように、押えホルダー５の凹球面部５ｃの曲率半径Ｒ３が、受けホルダー３の凸球面部３ｂの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さｔとの和に等しくなるように構成されているので、被加工レンズ２の工具皿１に対する加圧時に、受けホルダー３の凸球面部３ｂの球心（Ｏ３）が、押えホルダー５の凹球面部５ｃの球心（Ｏ３）に一致し、工具皿１の加工支点を点Ｏ３の一点に集中させることができる。
【００６３】
しかも、凹球面部５ｃと凸球面部３ｂの球心Ｏ３を、被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２とほぼ一致させることによって、加工作用面１ａ（特に被加工レンズ２の外周部）で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工作用面１ａにならう一定方向にのみかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー３に保持された被加工レンズ２は工具皿１に対して滑らかに回転し、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００６４】
本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３においては、押えホルダー５、受けホルダー３、弾性体６ａの接触部を球面（凹球面部５ｃ、凸球面部３ｂ）にするので、受けホルダー３と被加工レンズ２の加工支点を一点に集中させることができ、研磨加工中におけるレンズ保持装置Ｈ３による被加工レンズ２の安定保持の効果が大きい。
【００６５】
以上説明したように、本発明の各実施の形態のレンズ保持装置によれば、押えホルダー５または受けホルダー３に設けられた斜面または球面が弾性体を介して受けホルダー３または押えホルダー５に設けた斜面または球面を弾性的に押圧し、この受けホルダー３の下面のワーク保持部３ｈにて被加工レンズ２を保持しかつ押圧するようになし、さらに、斜面または球面による押圧は被加工レンズ２の最外周ａにおける接線Ｌ１と被加工レンズ２の中心軸Ｌｃとの交点Ｏ２にほぼ一致させることにより、工具皿１の被加工レンズ２に対する加工支点を一点に集中させることができ、加工作用面１ａで生じた摩擦力による回転モーメントが加工作用面１ａにならう一定方向にのみ被加工レンズ２にかかるので、被加工レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、被加工レンズ２は工具皿１に対して滑らかに回転でき、被加工面２ａの研磨加工結果も安定する。
【００６６】
すなわち、被加工レンズ２等の被加工物の研削や研磨加工において、被加工物の位置ずれや脱落を発生させることなく安定に保持して高精度の加工を実現することが可能となる。
【００６７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、被加工物としては、被加工レンズ等の光学素子に限らず、精密加工を必要とする一般の物品に広く適用することができる。
【００６８】
（付記１）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点と、前記押えホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度の斜面を有した被加工レンズを保持するための受けホルダーと、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための弾性体を取り付けた押えホルダーと、前記押えホルダーに設けられた弾性体と前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記押えホルダーに設置された前記弾性体を介して、前記受けホルダーの斜面を弾性的に押圧して、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【００６９】
（付記２）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点と、受けホルダーに取り付けた弾性体の接触部を結んだ線に対して、約９０°になる角度の斜面を有した押えホルダーと、被加工レンズを保持するための受けホルダーと被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための弾性体を取り付けた受けホルダーと、前記押えホルダーに設けられた弾性体と前記受けホルダーに設けられた斜面が対向され、前記受けホルダーに設置された前記弾性体を介して、前記押えホルダーの斜面で弾性的に押圧して、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【００７０】
（付記３）
被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向(軸方向)に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの球面部の曲率半径を、前記受けホルダーの球面部の曲率半径と前記弾性体の厚さとの和に等しくして、その曲率中心を被加工レンズの最外周における接線と被加工レンズの中心軸と交わる点とそれぞれ接近あるいは一致させて、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施の形態であるワーク保持装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるワーク保持装置が装着される研磨装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態であるワーク保持装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態であるワーク保持装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 工具皿
１ａ 加工作用面
１ｂ 工具軸
２ 被加工レンズ
２ａ 被加工面
２ｂ 外周面
３ 受けホルダー
３ａ 弾性体保持部
３ｂ 凸球面部
３ｈ ワーク保持部
３ｋ 斜面
４ 弾性体
５ 押えホルダー
５ａ 凹部
５ｂ 弾性体保持部
５ｃ 凹球面部
５ｋ 斜面
６ 弾性体
６ａ 弾性体
７ ホルダースピンドル
１０４ 球心
１０６ 制御装置
１０７ 砥石揺動制御部
１０８ インバータ
１１２ 揺動モータ
１１４ 歯車
１１５ 砥石スピンドル
１１６ 砥石モータ
１２０ シリンダ
１２０ａ ロッド
１２１ 保持具
１２２ 上軸
１５０ 装置本体
１５１ 揺動板
１６１ 砥石用揺動体
１６１ｂ 下辺部
１６２ 両側板
１６３ 軸受
１６４ 支持アーム
１７１ ハウジング
１８０ 固定突出体
１８１ 円弧状揺動ギヤ部
１９０ Ｘ軸揺動モータ
１９１ 軸受箱体
Ｈ１ レンズ保持装置
Ｈ２ レンズ保持装置
Ｈ３ レンズ保持装置
Ｌ１ 接線
Ｌ２ 基準線
Ｌｃ 中心軸
Ｍ 研磨装置
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｒ３ 曲率半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に斜面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記斜面に当接する弾性体を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第１保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性体の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されていることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に弾性体を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材に保持された前記弾性体に当接する斜面を備え、前記斜面を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第２保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性部材の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されていることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項３】
被加工物が保持される保持部の背面側に凸球面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記凸球面に弾性体を介して当接される凹球面を備え、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記凸球面および前記凹球面の曲率中心は、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点に近接あるいは一致していることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワーク保持装置において、
前記被加工物は、被加工レンズであり、前記被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向に加圧し、前記被加工レンズに対して前記工具皿を相対的に回転かつ揺動させることにより前記被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置に備えられることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項１】
被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に斜面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記斜面に当接する弾性体を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第１保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性体の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されていることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
被加工物が保持されるワーク保持部の背面側に弾性体を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材に保持された前記弾性体に当接する斜面を備え、前記斜面を介して、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記第２保持部材の前記斜面は、当該斜面における前記弾性部材の当接位置の法線が、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点を通過する角度に設定されていることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項３】
被加工物が保持される保持部の背面側に凸球面が形成された第１保持部材と、
前記第１保持部材の前記凸球面に弾性体を介して当接される凹球面を備え、当該第１保持部材を支持する第２保持部材と、
を含み、
前記凸球面および前記凹球面の曲率中心は、前記被加工物の最外周における接線と当該被加工物の中心軸との交点に近接あるいは一致していることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワーク保持装置において、
前記被加工物は、被加工レンズであり、前記被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と平行方向に加圧し、前記被加工レンズに対して前記工具皿を相対的に回転かつ揺動させることにより前記被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置に備えられることを特徴とするワーク保持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３６９４６（Ｐ２００９−１３６９４６Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３６１０（Ｐ２００７−３１３６１０）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]