JP2009248195A - ワーク保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の研削や研磨加工において、被加工物等の損傷を生じることなく、加工前後の段取り作業や被加工物の着脱を効率よく容易に行う。
【解決手段】被加工レンズ２を保持する受けホルダー３の背面を、弾性体６を介して押えホルダー５に支持させるレンズ保持装置Ｈ１において、受けホルダー３の背面に突設され、軸方向にエアー導入路３ｄが貫通して穿設された突起軸３ｂと、この突起軸３ｂが挿入されるように押えホルダー５に設けられたエアー導入路５ｄと、突起軸３ｂの外周の縮径溝部３ｍと、エアー導入路５ｄの内周の拡径溝部５ｍに隙間Ｇをなすように装着されるＯリング８ａ等の連結部材８を設け、受けホルダー３と押えホルダー５が連結部材８を介して非拘束状態に連結されることで受けホルダー３の脱落を防止するとともに、必要に応じてエアー導入路３ｄを通じて真空吸引することで、被加工レンズ２が受けホルダー３に吸着固定されるようにした。
【選択図】 図１

Description

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。

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。

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。

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。

しかしながら、上記の従来技術では、別体の上段ホルダーと下段ホルダーを単に積み重ねた構成であるため、加工作業の都度、研磨する前に被研磨レンズを下段ホルダーに収納した状態で研磨皿の上の載せ、その上にホルダースピンドルに保持された上段ホルダーを積み重ねた後、ホルダースピンドルの軸心を下段ホルダーの軸心に一致するように位置合わせを行う必要がある。

また、研磨加工終了によるホルダースピンドルの上昇に伴って上段ホルダーも上昇するが、この上段ホルダーと、被研磨レンズを保持した下段ホルダーは別体であるため、下段ホルダーや被研磨レンズが上段ホルダーから脱落して、被研磨レンズや研磨皿のかけなどに損傷を与える懸念があるとともに、被研磨レンズが研磨皿上に取り残される懸念もある。

したがって、研磨加工前後の被研磨レンズの着脱等の段取り作業が非常に煩雑となり、効率よく加工作業を続けることが困難となることが予想される。
特公平６−６５４６０号公報

本発明の目的は、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物等の損傷を生じることなく、加工前後の段取り作業や被加工物の着脱を効率よく容易に行うことが可能なワーク保持技術を提供することにある。

本発明は、被加工物が保持されるワーク保持部を備えた第１保持部材と、
弾性体を介して前記第１保持部材を支持する第２保持部材と、
前記第１保持部材を前記第２保持部材に係合させる係合手段と、
前記係合手段に設けられ、前記第１保持部材の前記ワーク保持部と前記被加工物の背面との間の空間を前記第２保持部材の外部に連通させる連通路と、
を含むワーク保持装置を提供する。

本発明によれば、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物等の損傷を生じることなく、加工前後の段取り作業や被加工物の着脱を効率よく容易に行うことが可能なワーク保持技術を提供することができる。

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。

前記押えホルダーと前記受けホルダーにはそれぞれエアー導入路が設けられていて前記受けホルダーおよび前記被加工レンズを外部から真空吸引することができる。
前記押えホルダーと前記受けホルダーとの間にはわずかな隙間を設けて配置してなる連結部材があり、前記押えホルダーから前記受けホルダーが容易には抜けない構成となっている。

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。

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。

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。

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。

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。

本実施の形態の各態様のレンズ保持装置によれば、前記押えホルダーと前記受けホルダーが連結部材を介して接続されているため、前記押えホルダーから前記受けホルダーが脱落することが防止され、受けホルダーの脱落によって当該受けホルダーに保持された被加工レンズや、工具皿等の損傷を確実に防止できる。

また、加工の前後に、前記エアー導入路を通じて前記受けホルダーおよび前記被加工レンズを外部から真空吸引することで、前記押えホルダーに一体的に安定に保持させることができ、ワーク保持装置に対する被加工レンズの着脱を効率よく容易に行うことができる。

また、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。

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。

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。

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、連結部材８（係合手段）を備えている。

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。

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。

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。

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。

この場合、受けホルダー３の中心部には突起軸３ｂ（係合手段）が設けられ、この突起軸３ｂには、軸方向に貫通するエアー導入路３ｄ（係合手段）（連通路）が形成されている。また、突起軸３ｂの外周には縮径溝部３ｍが形成されている。

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。

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。

また、押えホルダー５の中心部には、受けホルダー３の背面側に突設された上述の突起軸３ｂが挿入される位置に当該押えホルダー５を貫通して開口したエアー導入路５ｄ（係合手段）（連通路）と、このエアー導入路５ｄの内周に刻設された拡径溝部５ｍが設けられている。

押えホルダー５の背面の中央のエアー導入路５ｄの開口位置には、ホルダースピンドル７が同軸に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。

また、ホルダースピンドル７には軸方向にエアー導入路７ｄが、押えホルダー５のエアー導入路５ｄに連通するように設けられており、このエアー導入路７ｄは、図示しない真空吸引装置とつながっている。

上述の受けホルダー３の突起軸３ｂに形成された縮径溝部３ｍと、前記押えホルダー５に形成された拡径溝部５ｍで形成された空間には、たとえばＯリング８ａ等の弾性体からなる連結部材８が配置されている。

この連結部材８は押えホルダー５のエアー導入路５ｄの内周に設けられた拡径溝部５ｍに弾性を利用して変形させて挿入しておく。次に受けホルダー３の突起軸３ｂを連結部材８の変形を利用して挿入する。

このように押えホルダー５と受けホルダー３を組み立てることにより、受けホルダー３は押えホルダー５と連結部材８を介して連結され、たとえば受けホルダー３の自重程度の力では抜けることはない。これが本実施の形態における連結部材８の主な働きである。

なお、加工時には受けホルダー３の側の突起軸３ｂの縮径溝部３ｍと、押えホルダー５の側のエアー導入路５ｄの拡径溝部５ｍに対して、連結部材８が同時に接触しないだけの隙間Ｇが設けられるように、連結部材８、縮径溝部３ｍ、拡径溝部５ｍ等の各部の寸法が設定されている。

この連結部材８と縮径溝部３ｍおよび拡径溝部５ｍとの間の隙間Ｇにより、受けホルダー３と押えホルダー５の連結部材８を介した連結状態を確保しつつ、後述のような加工中における押えホルダー５に対する受けホルダー３の相対的な自由変位が確保される。

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。

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。

ホルダースピンドル７にはエアー導入路７ｄが形成されていて図示しない真空吸引装置によって発生した真空圧を導入し、押えホルダー５のエアー導入路５ｄと受けホルダー３のエアー導入路３ｄを介して被加工レンズ２を受けホルダー３の弾性体４に密着させるように真空吸引できるとともに、受けホルダー３も押えホルダー５に対して真空吸引により安定に保持される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

さらに被加工レンズ２を受けホルダー３に入れて、図示しない真空吸引装置によって、ホルダースピンドル７、押えホルダー５、受けホルダー３の各エアー導入路を用いて被加工レンズ２を受けホルダー３に吸着させることができる。

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。

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。

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。
図示しない真空吸引装置によって、ホルダースピンドル７、押えホルダー５、受けホルダー３の各々のエアー導入路５ｄ、エアー導入路３ｄ等を用いて被加工レンズ２を受けホルダー３に吸着させる。

このとき、本実施の形態の場合には、受けホルダー３はホルダースピンドル７に支持された押えホルダー５に対して連結部材８を介して係合しているため、受けホルダー３や被加工レンズ２が脱落することがない。

次にシリンダ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（下動）し、前記工具皿１に押圧される。この時点で真空吸引は停止し、各導入路は大気圧としておくことが望ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、上述のように、押えホルダー５と受けホルダー３を係合する連結部材８の周囲には、縮径溝部３ｍと拡径溝部５ｍに対して同時に接触しないだけの隙間Ｇを設けているので、被加工レンズ２の加工時に、受けホルダー３の変位が押えホルダー５に対して拘束されないので、被加工レンズ２の安定加工が阻害されることがない。

こうして加工された後、再び、エアー導入路５ｄおよびエアー導入路３ｄをエアー導入路７ｄを通じて真空吸引し、被加工レンズ２を受けホルダー３に吸着する。次にシリンダ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（上昇）し、被加工レンズ２を前記工具皿１から離脱させる。

保持具１２１が所望の高さに上昇したところで、真空吸引を解除することにより、受けホルダー３から被加工レンズ２を取り出すことができる。このときも、上述のように受けホルダー３は連結部材８によって、押えホルダー５と弾性的に連結されているので押えホルダー５から脱落することはない。

そのため、保持具１２１が所望の高さに上昇した作業性の良好な位置で、被加工レンズ２の着脱が行えるため、その着脱作業が容易にできる。
また、加工においては、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。

さらに連結部材８が弾性体であるので、たとえ受けホルダー３が加工抵抗で前記縮径溝部３ｍと拡径溝部５ｍに同時に接触しないだけの隙間Ｇ以上の傾斜した場合でも被加工面２ａの形状精度や粗さは悪化しない。

また、連結部材８が弾性体であるので、連結部材８の弾性変形を利用して、押えホルダー５と受けホルダー３の分解や組み立を工具なしに手作業等で容易に行うことができ、レンズ保持装置Ｈ１の段取り替えや交換作業を容易にすばやく行うことができる。

すなわち、被加工物の研削や研磨加工において、被加工物等の損傷を生じることなく、加工前後の段取り作業や被加工物の着脱を効率よく容易に行うことができる。
さらに、本実施の形態のレンズ保持装置Ｈ１を用いる研磨装置Ｍと、図示しない被加工レンズ２の供給排出装置を連動させることで、段取り作業も含めた自動加工を行うことも可能となる。
［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。

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、および押えホルダー５に縮径溝部５ｐを有する突起軸５ｅ（係合手段）を設けるとともに、受けホルダー３に拡径溝部３ｐを備えたエアー導入路３ｄを穿設し、縮径溝部５ｐと拡径溝部３ｐの間にＯリング８ａ等の連結部材８を配置した点が、上述のレンズ保持装置Ｈ１と異なっている。

したがって、本実施の形態２のレンズ保持装置Ｈ２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。

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。

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。

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。
また、レンズ保持装置Ｈ２は、押えホルダー５に縮径溝部５ｐを有する突起軸５ｅを、受けホルダー３には拡径溝部３ｐを形成し、その間の空間にＯリング８ａの連結部材８を配置した構成となっている。連結部材８と拡径溝部３ｐや縮径溝部５ｐとの間にはわずかな隙間Ｇが存在し、この隙間Ｇや連結部材８の弾性変形により、受けホルダー３は押えホルダー５に対して拘束されない。

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。
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。

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。

上述のように、ホルダースピンドル７にはエアー導入路７ｄが形成されていて図示しない真空吸引装置によって発生した真空圧を導入し、レンズ保持装置Ｈ２の押えホルダー５のエアー導入路５ｄと受けホルダー３のエアー導入路３ｄを介して被加工レンズ２を真空吸引できる。

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、たとえば、被加工レンズ２の品種毎に作製される受けホルダー３には、エアー導入路３ｄを穿設するだけでよく、穴加工のため加工が簡単になるとともに、受けホルダー３の高さ寸法を削減でき、受けホルダー３やレンズ保持装置Ｈ２の製作コストを抑えられるという効果を奏する。

［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。

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、およびＯリング８ａの代わりに連結部材８としてワッシャー形状部材８ｂを用いる点が、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。

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、その上面には凸球面部３ｃが形成されている。
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３ｃを弾性的に保持して押圧可能になっている。

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３ｃの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さ寸法ｔとの和に等しくなるように、弾性体６ａの厚さ寸法ｔは調整されている。

なお、図４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３ｃ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。

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３ｃ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。

受けホルダー３の背面に突設された突起軸３ｂには、エアー導入路３ｄが軸方向に貫通して穿設され、外周部には縮径溝部３ｍが設けられている。
また、押えホルダー５には、突起軸３ｂが挿入されるエアー導入路５ｄが貫通して穿設され、さらに、このエアー導入路５ｄの内周には、拡径溝部５ｍが形成されている。

そして、受けホルダー３の突起軸３ｂの縮径溝部３ｍと、押えホルダー５の拡径溝部５ｍとの間の空間にワッシャー形状部材８ｂからなる連結部材８を配置した構成となっている。連結部材８と縮径溝部３ｍおよび拡径溝部５ｍとの間にはわずかな隙間Ｇが存在し、連結部材８を介して押えホルダー５と受けホルダー３が連結されるとともに、受けホルダー３は押えホルダー５に対して変位が拘束されない。

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３ｃの曲率半径Ｒ２と弾性体６ａの厚さ寸法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３ｃ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。

しかも、凹球面部５ｃと凸球面部３ｃ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。

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３ｃ）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。

ホルダースピンドル７にはエアー導入路７ｄが形成されていて図示しない真空吸引装置によって発生した真空圧を導入し、押えホルダー５のエアー導入路５ｄと受けホルダー３のエアー導入路３ｄを介して被加工レンズ２を真空吸引できる。

本実施の形態３のレンズ保持装置Ｈ３によれば、上述の実施の形態１の作用および効果に加えて、たとえば、凹球面部５ｃの加工が必要な押えホルダー５には、エアー導入路５ｄの開口のための簡単な穴加工だけで済み、凹球面部５ｃの球面加工の邪魔になる突起軸等の突起構造を球面上に設ける等の複雑な加工を必要とせず、押えホルダー５の制作コスト、ひいては、レンズ保持装置Ｈ３の全体の製作コストを削減できる効果がある。

［実施の形態４］
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態４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。

本実施の形態４のレンズ保持装置Ｈ４においては、連結部材８として、Ｏリング８ａではなく、押えホルダー５に固定したねじ状部材８ｃを用いる点、および押えホルダー５にホルダースピンドル７に対して螺合するスピンドル螺合部５ｆを備えた点が、上述の実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１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。

すなわち、本実施の形態４のレンズ保持装置Ｈ４においては、エアー導入路５ｄが軸方向に穿設されたスピンドル螺合部５ｆを押えホルダー５の背面側に突設し、このスピンドル螺合部５ｆの横方から連結部材８としてねじ状部材８ｃをねじ込んで、エアー導入路５ｄの内部に挿入されている受けホルダー３の突起軸３ｂに設けられた縮径溝部３ｍに嵌合させることで、受けホルダー３が押えホルダー５に連結されている。

連結部材８としてのねじ状部材８ｃの先端部と受けホルダー３の縮径溝部３ｍとはわずかな隙間Ｇがあり、加工時に加工抵抗で受けホルダー３が傾斜しても受けホルダー３と押えホルダー５は接触しない。しかし、ねじ状部材８ｃが縮径溝部３ｍに嵌合することで、受けホルダー３は押えホルダー５からは抜けない構造となっている。すなわち、ねじ状部材８ｃで固定しているため、確実に押えホルダー５からの受けホルダー３の脱落を防ぐことができる。

このように、本実施の形態４のレンズ保持装置Ｈ４によれば、上述の実施の形態１のレンズ保持装置Ｈ１と同様の効果が得られるとともに、さらに、押えホルダー５にスピンドル螺合部５ｆを設けたことにより、ホルダースピンドル７に対するレンズ保持装置Ｈ４の着脱を容易に行い得るという効果がある。

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。

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。

そして、押えホルダー５と受けホルダー３にはそれぞれエアー導入路を形成した上で押えホルダー５と受けホルダー３の間にわずかな隙間Ｇが生じるように連結部材８を設けることにより、押えホルダー５から受けホルダー３が多少の力では抜けなくなる。さらに前記加工において発生した回転モーメントによって、受けホルダー３が押えホルダー５に対して傾斜しても両者の連結部材８による結合部分は接触しないので上述の高精度加工を妨げることがない。

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、連結部材８としては、Ｏリング８ａ、ワッシャー形状部材８ｂ、ねじ状部材８ｃに限らず、別種の結合部材を用いてもよい。あるいは、連結部材８を省略して、突起軸とエアー導入路とが直接的に所望の隙間Ｇをなすように嵌合する構造でもよい。

また、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。
（付記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、かつエアー導入路を設けた第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保持部材を支持し、かつエアー導入路を設けた第２保持部材と、
前記第１保持部材と前記第２保持部材との間にわずかな隙間を持たせて配置した連結部材と、
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。
（付記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し、かつエアー導入路を設けた第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保持部材を支持し、かつエアー導入路を設けた第２保持部材と、
前記第１保持部材と前記第２保持部材との間にわずかな隙間を持たせて配置した連結部材と、
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。
（付記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、かつエアー導入路を設けた第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保持部材を支持し、かつエアー導入路を設けた第２保持部材と、
前記第１保持部材と前記第２保持部材との間にわずかな隙間を持たせて配置した連結部材と、
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。
（付記４）
付記１から付記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軸方向に加圧し、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。

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。 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。 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。 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。 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

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 突起軸
３ｃ 凸球面部
３ｄ エアー導入路
３ｈ ワーク保持部
３ｋ 斜面
３ｍ 縮径溝部
３ｐ 拡径溝部
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
５ｄ エアー導入路
５ｅ 突起軸
５ｆ スピンドル螺合部
５ｋ 斜面
５ｍ 拡径溝部
５ｐ 縮径溝部
６ 弾性体
６ａ 弾性体
７ ホルダースピンドル
７ｄ エアー導入路
８ 連結部材
８ａ Ｏリング
８ｂ ワッシャー形状部材
８ｃ ねじ状部材
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
Ｇ 隙間
Ｈ１ レンズ保持装置
Ｈ２ レンズ保持装置
Ｈ３ レンズ保持装置
Ｈ４ レンズ保持装置
Ｍ 研磨装置

Claims (8)

1. 被加工物が保持されるワーク保持部を備えた第１保持部材と、
   弾性体を介して前記第１保持部材を支持する第２保持部材と、
   前記第１保持部材を前記第２保持部材に係合させる係合手段と、
   前記係合手段に設けられ、前記第１保持部材の前記ワーク保持部と前記被加工物の背面との間の空間を前記第２保持部材の外部に連通させる連通路と、
   を含むことを特徴とするワーク保持装置。
2. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記第２保持部材は駆動軸に支持され、前記駆動軸に穿設された真空吸引路に前記連通路が接続されることを特徴とするワーク保持装置。
3. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記係合手段は、
   前記第１保持部材の前記第２保持部材に対する対向面側に突設され、内部に前記連通路としての第１エアー導入路が軸方向に貫通して穿設された突起軸と、
   前記第２保持部材に、前記突起軸が挿入される位置に貫通して穿設され、前記連通路としての第２エアー導入路と、
   前記突起軸の縮径部と前記第２エアー導入路の拡径部に嵌合する嵌合部材と、
   を含むことを特徴とするワーク保持装置。
4. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記係合手段は、
   前記第２保持部材の前記第１保持部材に対する対向面側に突設され、内部に前記連通路としての第１エアー導入路が軸方向に貫通して穿設された突起軸と、
   前記第１保持部材に、前記突起軸が挿入される位置に貫通して穿設され、前記連通路としての第２エアー導入路と、
   前記突起軸の縮径部と前記第２エアー導入路の拡径部に嵌合する嵌合部材と、
   を含むことを特徴とするワーク保持装置。
5. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記第１保持部材は、前記ワーク保持部の背面側に斜面が形成され、
   前記第２保持部材は、前記第１保持部材の前記斜面に当接する前記弾性体を介して当該第１保持部材を支持し、
   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。
6. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記第１保持部材は、前記ワーク保持部の背面側に前記弾性体を保持する弾性体保持部を備え、
   前記第２保持部材は、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保持部材を支持し、
   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。
7. 請求項１記載のワーク保持装置において、
   前記第１保持部材は、前記ワーク保持部の背面側に凸球面が形成され、
   前記第１保持部材を支持する前記第２保持部材は、前記第１保持部材の前記凸球面に前記弾性体を介して当接される凹球面を備え、
   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。
8. 請求項１から請求項７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の軸方向に加圧し、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。