JP2593705B2 - フレーム形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メガネフレームのレンズ枠のヤゲン軌跡を
測定するためのフレーム形状測定装置、特に、未加工メ
ガネレンズをレンズ枠のヤゲン軌跡に関する形状によっ
て研削加工する玉摺機と併用するに適したフレーム形状
測定装置に関する。

［発明の背景］ メガネフレームのレンズ枠にメガネレンズを入れるた
めに、レンズ枠のヤゲン軌跡のつくる形状を知って、メ
ガネレンズをこれに適合するように研削しなければなら
ないが、従来、メガネフレームのレンズ枠を固定し、該
レンズ枠のヤゲン軌跡を測定する装置は存在しない。ま
た、メガネフレームのレンズ枠にメガネレンズを入れる
ときに、メガネレンズの光学中心を瞳中心に一致させて
メガネレンズを枠入れするが、選択されたメガネフレー
ムに対する瞳中心位置を特定するためにメガネフレーム
の幾何学中心を測定する必要がある。しかし、上記レン
ズ枠のヤゲン軌跡と同時に上記メガネフレームの幾何学
中心を測定する装置は存在しない。

〔発明の目的〕

本発明は、レンズ枠にメガネレンズを入れるための上
述した要求に鑑みてなされたものであって、レンズ枠の
ヤゲン軌跡のつくる形状を高精度にかつ効率的に測定
し、同時にメガネフレームの幾何学中心を測定し、それ
らの測定値を未加工メガネレンズの加工に必要な情報の
電気信号として出力するフレーム形状測定装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、メガネフレームの被測定レンズ枠を保持す
ると共にガイド軸回りに旋回可能なフレーム保持手段
と、 前記被測定レンズ枠内に鉛直回転軸線を有し、回転可
能なセンサーアームと、 該センサーアームに沿って移動するセンサーヘッド
と、 前記鉛直回転軸線と略平行な軸線に沿って移動可能に
前記センサーヘッドに取り付けられたフィーラーと、 前記センサーアームの回転角と前記センサーヘッドの
移動量を電気的に検出し、前記被測定レンズ枠の形状を
形状情報（ρ_n，θ_n，Ζ_n）（ｎ＝1,2,3,・・・Ｎ）と
して計測する計測手段と、 該計測手段により計測された形状情報（ρ_n，θ_n，Ζ
_n）（ｎ＝1,2,3,・・・Ｎ）から、前記被測定レンズ枠
の左右方向及び該方向と直交する上下方向の各々の最大
幅の中心位置である幾何学中心を演算する演算手段とを
有し、 前記フィーラーが前記被測定レンズ枠のヤゲン軌跡の
少なくとも一点を含む仮想平面内に配置されるように前
記フレーム保持手段を前記ガイド軸線回りに旋回させる
ように構成したことを特徴とするフレーム形状測定装置
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レンズ枠のヤゲン軌跡のつくる形状
を高精度にかつ効率的に測定し、同時にメガネフレーム
の幾何学中心を測定し、それらの測定値を未加工メガネ
レンズの加工に必要な情報の電気信号として出力し、メ
ガネレンズをメガネ枠に正確に入れることができる効果
を有する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図をもとに説明する。第１図は
本発明に係るレンズ枠形状測定装置を示す斜視図であ
る。本装置は、大きく３つの部分、すなわち、フレーム
を保持するフレーム保持装置部100と、このフレーム保
持装置部100を支持するとともに、この保持装置部の測
定面内への移送及びその測定面内での移動を司る支持装
置部200と、メガネフレームのレンズ枠または型板の形
状をデジタル計測する計測部300とから構成されてい
る。

支持装置部200は筐体201上に縦方向（測定座標系のＸ
軸方向）に並行に設置されたガイドレール202a、202bを
有し、このガイドレール上に移動ステージ203が摺動自
在に載置されている。移動ステージ203の下面には雌ネ
ジ部204が形成されており、この雌ネジ部204にはＸ軸用
送りネジ205が螺号されている。このＸ軸送りネジ205は
パルスモータからなるＸ軸モータ206により回動され
る。

移動ステージ203の両側のフランジ207a、207b間には
測定標系のｙ軸方向と平行にガイド軸208が渡されてお
り、このガイド軸208はフランジ207aに取付けられたガ
イド軸モータ209により回転できるよう構成されてい
る。ガイド軸208は、その軸と並行に外面に一条のガイ
ド溝210が形成されている。

ガイド軸208にはハンド211、212が摺動可能に支持さ
れている。このハンド211、212の軸穴213、214にはそれ
ぞれ突起部213a、214aが形成されており、この突起部21
3a、214aが前述のガイド軸208のガイド溝210内に係合さ
れ、ハンド211、212のガイド軸208の回りの回転を阻止
している。

ハンド211は互いに交わる二つの斜面215、216を持
ち、他方ハンド212も同様に互に交わる二つの斜面217、
218を有している。ハンド212の両斜面217、218が作る稜
線220はハンド211の斜面215、216の作る稜線219と平行
でかつ同一平面内に位置するように、また、斜面217、2
18のなす角度と斜面215、216のなす角度は相等しいよう
に構成されている。そして両ハンド211、212の間には第
５図（Ｂ）に示すようにバネ230が掛け渡されている。

移動ステージ203の後側フランジ221の一端にはプーリ
ー222が回動自在に軸支され、後側フランジ221の他端に
はプーリー223を有するＹ軸モーター224が取付けられて
いる。プーリー223、224にはスプリング225を介在させ
たミニチアベルト226が掛け渡されており、ミニチアベ
ルト226の両端はハンド211の上面に植設されたピン227
に固着されている。

他方、ハンド212の上面には、鍔228が形成されてお
り、この鍔228はハンド212の移動により移動ステージ20
3の後側フランジ221に植設されたピン229の側面に当接
するように構成されている。

計測部300は、筐体201の下面に取付けられたセンサー
アーム回転モータ301と筐体201の上面に回動自在に軸支
されたセンサーアーム部302から成る。モータ301の回転
軸に取付けられたプーリー303とセンサーアーム部の回
転軸304との間にはベルト305が掛け渡されており、これ
によりモータ301の回転がセンサーアームに伝達され
る。

センサーアーム部302はそのベース310の上方に渡され
た２本のレール311、311を有し、このレール311、311上
にセンサーヘッド部312が摺動可能に取付けられてい
る。センサーヘッド部312の一側面には磁気スケール読
み取りヘッド313が取付けられ、これによりベース310に
レール311と平行に取付けられた磁気スケール314を読み
取り、センサーヘッド部312の移動量を検出するように
構成されている。また、センサーヘッド部312の他端に
は、このヘッド部312を常時アーム端側面へ引っ張るバ
ネ装置315のぜんまいバネ316の一端が固着されている。

第４図は、このバネ装置315の構成を示している。セ
ンサーアーム部302のベース310に取り付けられたケーシ
ング317内には電磁マグネット318が設けられ、スライド
軸319がマグネット318の軸穴内にその軸線方向に摺動可
能に嵌挿されている。このスライド軸319は、鍔320、32
1を有し、鍔320とケーシング317の壁間にはバネ328が介
在し、バネ323によりスライド軸319は常時は第４図の左
方に移動させられている。

スライド軸319の端部には、クラッチ板324、325が回
動可能に軸支され、一方のクラッチ板324にはぜんまい
バネ316の一端が固着されている。また両クラッチ板32
4、325間にはスライド軸319を嵌挿させたバネ326が介在
し、常時これらクラッチ板324、325の間隔を広げ、ぜん
まいバネ316とクラッチ板325との接触を妨げている。さ
らに、スライド軸319の端部にはワッシャー327が取付け
られている。

第６図はセンサーヘッド部312の構成を示し、レール3
11に支持されたスライダー350には鉛直方向に軸穴351が
形成されており、この軸穴351にセンサー軸352が挿入さ
れている。センサー軸352と軸穴351との間にはセンサー
軸352に保持されたボールベアリング353が介在し、これ
によりセンサー軸352の鉛直軸線回りの回動及び鉛直軸
線方向の移動をスムーズにしている。

センサー軸352の上部には断面が半月状の切欠きを有
し、この切欠き面354は眼鏡フレームのレンズ枠形状か
ら倣い加工された型板の形状を計測するときにその型板
側面と当接する型板フイーラー構成する。また、センサ
ー軸352の中央にはアーム355が取付けられており、この
アーク355の上部にはレンズ枠のヤゲン溝と当接される
ソロバン玉形状のヤゲンフイーラー356が回動可能に軸
支されている。そして上記切欠き面すなわち型板当接面
354およびヤゲンフイーラー356の円周点の両方は鉛直な
センサー軸352の中心線上に位置するように構成され
る。

スライダー350の下方には、センサー軸の鉛直軸方向
移動量すなわちＺ軸方向の移動量を計測するための例え
ばマグネスケールからなるセンサー358の読み取りヘッ
ド359が取付けられている。一方センサー軸352の下端に
はセンサー358の磁気スケール360が取付けられている。

次にフレーム保持装置部100の構成を第２図（Ａ）及
び第３図をもとに説明する。固定ベース150の辺151a、1
51aを有する両側フランジ151、151の中央にはフレーム
保持棒152、152がネジ止めされている。この固定ベース
150の底板150aとフランジ151の間には辺153a、153aを有
する可動ベース153が挿入されており、可動ベース153は
固定ベース150の底板150aに取付けられた２枚の板バネ1
54、154によって支持されている。

可動ベース153には２本の平行なガイド溝155、155が
形成され、このガイド溝155、155にスライダー156、156
の突脚156a、156aが係合されて、スライダー156、156が
可動ベース153上に摺動可能に載置されている。

一方、可動ベース153の中央には円形開口157が形成さ
れ、その内周にはリング158が回動自在に嵌込まれてい
る。このリング158の上面には２本のピン159、159が植
設され、このピン159、159のそれぞれはスライダー15
6、156の段付部156b、156bに形成されたスロット165cに
挿入されている。

さらに、スライダー156、156の中央には縦状の切欠部
156d、156d形成されており、切欠部156d、156d内に前述
のフレーム保持棒152、152がそれぞれ挿入可能となって
いる。また、スライダー156、156の上面には、スライダ
ー操作時に操作者が指を挿入して操作しやすくするため
の穴部156e、156eが形成されている。

次に、第２図（Ｂ）、（Ｃ）及び第５図（Ａ）、
（Ｂ）をもとに上述のフレーム形状計測装置の作用を説
明する。まず、第２図（Ｂ）に示すように、スライダー
156、156の穴部156c、156cに指を挿入しスライダー15
6、156の互いの間隔を十分開き、かつ下方に押圧し、可
動ベース153と一緒に、板バネ154、154の弾発力に抗し
て保持棒152とスライダー156、156の段付部156b、156b
との間隔を十分開ける。

その後、この間隔内にメガネフレーム500の測定した
い方のレンズ枠501を挿入し、レンズ枠501の上側リムと
下側リムがスライダー156、156の内壁に当接するように
スライダー156、156の間隔を狭める。本実施例において
は、スライダー156、156は上述したようにリング158に
よる連結構造を有しているため、スライダー156、156の
一方の移動量がそのまま他方のスライダーに等しい移動
量を与える。

次に、レンズ枠501の上側リムの略中央が保持棒152の
下方にくるようにフレームを滑り込ませた後、スライダ
ー156、156から操作者が手を離せば、可動ベース153は
板バネ154、154の弾発力により上昇し、レンズ枠501は
段付部156b、156bと保持棒152、152とにより挟持され、
かつフレーム500がレンズ枠501の幾何学的略中心点とフ
レーム保持装置100の円形開口157の中心点157aとをほぼ
一致させるように保持される。

またこのときレンズ枠501のヤゲン溝の頂点501aから
固定ベース150のフランジ151の辺151aまでの距離ｄと可
動ベース153の辺153aまでの距離ｄは等しい値をとるよ
うに構成されている。

次に、このようにしてフレーム500を保持したフレー
ム保持装置部100を支持装置200の予め所定の間隔に設定
したハンド211、212間に挿入した後、Ｙ軸モータ224を
所定角度回転させる。Ｙ軸モータ224の回転によりミニ
チアベルト226が駆動され、ハンド211が左方に一定量だ
け移動され、フレーム保持装置部100及びハンド212も左
方移動を誘起され、鍔228がピン229より外れる。

同時に、フレーム保持装置部100は引張りバネ230によ
り両ハンド211、212で挟持される。このとき、フレーム
保持装置部100の固定ベース150のフラジ151の辺151a、1
52aはそれぞれハンド211の斜面215とハンド212の斜面21
7に当接され、また可動ベース153の両辺153a、153aはそ
れぞれハンド211の斜面216とハンド212の斜面218に当接
される。

本実施例においては、上述したようにメガネ枠501の
ヤゲン溝の頂点501aから辺151aと辺153aそれぞれへの距
離ｄは互いに等しいため、フレーム保持装置100はハン
ド211、212に挟持されると、レンズ枠501のヤゲン溝頂
点501aが両ハンドの稜線219、220が作る基準面Ｓ上に自
動的に位置される。

次に、ガイド軸回転モータ209の所定角度の回転によ
りフレーム保持装置部100が第５図（Ａ）の二点鎖線で
示す位置へ旋回し、この基準面Ｓは計測部300のヤゲン
フイーラー356の初期位置と同一平面で停止する。

次に、Ｙ軸モータ224をさらに回転させフレーム保持
装置部100を保持したハンド211、212をＹ軸方向に一定
量移動させ、フレーム保持装置部100の円形開口中心点1
59aと計測部300の回転軸304中心とを概略一致させる。
この時、移動の途中でヤゲンフイーラー356はレンズ枠5
01のヤゲン溝に当接する。

ヤゲンフイーラー356の初期位置は、第５図（Ａ）、
（Ｂ）に図示するように、センサー軸352の下端に植設
されたピン352aがセンサーアーム部のベース310に取付
けられたハンガー310aに当接することにより、その方向
が規制されている。これにより、Ｙ軸モータ224の回転
によってメガネフレーム500が移動すると、常にフイー
ラー356はヤゲン溝に入いることができる。

続いて、モータ301を予め定めた単位回転パルス数毎
に回転させる。このときセンサーヘッド部312はメガネ
フレーム500の形状、すなわち、レンズ枠501の動径にし
たがってレール311、311上を移動し、その移動量は磁気
スケール314と読み取りヘッド313により読み取られる。

モータ301の回転角θと読み取りヘッド313からの読み
取り量ρとからレンズ枠形状は（ρｎ、θｎ）（ｎ＝
１、２、３・・・Ｎ）として計測される。

ここで、この第１回目の計測は前述した様に、第７図
に示すように、回転軸304の中心Ｏはレンズ枠501の幾何
学中心と概略一致させて測定したものである。

第２回目の計測は、第１回目の計測データ（ρｎ、θ
ｎ）を極座標一直交座標変換した後のデータ（Xn、Yn）
からＸ軸方向の最大値をもつ被計測点Ｂ（Xb、yb）、Ｘ
軸方向で最小値をもつ被計測点Ｄ（Xd、yd）、Ｙ軸方向
で最大値をもつ被計測点Ａ（Xa、ya）及びＹ軸方向で最
小値を持つ被計測点Ｃ（Xc、yc）を選び、レンズ枠の幾
何学中心Ooを として求めた後、このXo、yo値にもとづいてＸ軸モータ
206とＹ軸モータ224を駆動させ、ハンド211、212で挟持
されたフレーム保持装置部100を移動し、これによりレ
ンズ枠501の幾何学中心Ooをセンサーアーム302の回転中
心Ｏと一致させ、再度レンズ枠形状を計測し、幾何学中
心Ooにおける計測値（ｏρｎ、ｏθｎ）（ｎ＝1:2:3…
…Ｎ）を求める。

上述の幾何学中心Ooに基づくレンズ枠形状の計測時に
は、センサー358によりＺ軸方向のセンサーヘッド312の
移動量も同時に計測される。これにより結局レンズ枠形
状は（ｏρｎ、ｏθｎ）（ｎ＝１、２、３……Ｎ）の三
次元情報が得られることとなる。

以上述べたレンズ枠501の動径計測において、ヤゲン
フイーラー356がレンズ枠501から計測途中ではずれるよ
うなことがあると、第７図にｅで示すように、その動径
計測データが直前の計測データから大きくはずれるた
め、予め動径変化範囲ａを定めておき、その範囲からず
れたときはセンサーアーム部302の回転は停止し、同時
に第４図に示したバネ装置315の電磁マグネット318を励
磁し、鍔321を引着する。

これによりクラッチ板324、325がぜんまいバネ316を
挟持し、その巻取り作用を阻止するため、センサーヘッ
ド部312のアーム355がレンズ枠に引つ掛かり、メガネフ
レーム500をきずつけることを防止できる。このような
フイーラー356のはずれがあった後は、再度メガネフレ
ーム500を初期計測位置に復帰させ、計測をしなおす。

第８図はメガネフレーム500のレンズ枠501から倣い加
工により型取りされた型板510の形状を計測するための
型板保持部材110の構成を示している。型板保持部材110
は、腕部111とこの両端部に取付けられた円柱状の支柱1
12、113及び腕部111の中央に取付けられた保持支柱120
とから構成される。保持支柱120の先端端面には中央に
太いピン116がその両横に細いピン114、115が植設さ
れ、これらピン114〜116により型板510が保持支柱120に
装着される。

型板保持部材110は、その支柱112、113がハンド211、
212により挟持される。そしてハンド211、212により計
測位置へ下降したとき、型板510はセンサー部312の型板
当接面354と同一平面内に位置され、バンド211、212の
移動により型板当接面354が型板510の側面に当接し、セ
ンサーアーム302の回転によりその動径（ｔρn:tθｎ）
が測定される。

第９図は本願のフレーム形状測定装置の演算・制御回
路を示すブロック図である。ドライバ回路601ないし604
はそれぞれＸ軸モータ206、Ｙ軸モータ224、センサーア
ーム回転モータ301、及びガイド軸回転モータ209に接続
される。ドラバ601ないし604はシーケンス制御回路610
の制御のもとにパルス発生器609から供給されるパルス
の数に応じて上記各パルスモーターの回転駆動を制御す
る。

読み取りヘッド313の読み取り出力はカウンタ605で計
数され、比較回路606に入力される。比較回路606は基準
値発生回路607からの動径変化範囲ａに相当する信号と
カンウタ605からの計数値の変化量とを比較し、計数値
が範囲ａ内にあるときは、カウンタ605の計数値ρｎ及
びパルス発生器609からのパルス数をセンサーアーム355
の回転角に変換し、その値θｎとを組として（ρｎ、θ
ｎ）をデータメモリ611へ入力し、これを記憶させる。

次に、シーケンス制御回路610はゲート回路612を演算
回路613側へ切換え、データメモリ611に記憶されている
第１回目の動径情報（ρｎ、θｎ）に基いてレンズ枠50
1の幾何学中心Ooを演算させ、そのデータをシーケンス
制御回路610へ入力させる。シーケンス制御回路610は演
算回路613からのデータに基いて前述の（１）式からX
o、Yoを求め、ドライバ601、603に必要なパルス数を入
力してモータ206、224を駆動し、レンズ枠500の中心を
センサーアーム302の回転中心に一致させる。

これと同時にシーケンス制御回路610はカウンタ回路6
15を指令し、Ｚ軸センサー358からのデータを計数する
よう指令する。そして再度Ｚ軸方向データを含むレンズ
枠形状情報（ｏρｎ、ｏθｎ、Zn）を計測し、このデー
タをデータメモリ611に記憶させる。ここで、もしカウ
ンタ605からの計数値ρｎまたはｏρｎが基準値発生回
路607からの出力される動径変化範囲ａより大きいとき
は、比較回路606はその旨をシーケンス制御回路610に出
力し、この出力を受けた回路610はドライバ608を作動さ
せてバネ装置315の電磁マグネット318を励磁させ、フイ
ーラー356の移動を阻止するとともに、ドライバ604への
パルスの供給を停止し、モータ301の回路を防止する。

データメモリ611に記憶されたレンズ枠形状情報（ｏ
ρｎ、ｏθｎ、Zn）は必要に応じゲート回路612の切換
えにより、例えば本出願人がさきに出願した特願昭58−
225197で開示したデジタル玉摺機や型取機あるいはフレ
ームの型状が設計値通りに加工されているか否かを判定
する判定装置等へ供給される。

データメモリ611に記憶されたレンズ枠形状情報（ｏ
ρｎ、ｏθｎ、Zn）のZn情報からレンズ枠のカーブ値ｃ
を必要に応じ演算回路613で求めることができる。

その演算は第10図（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにレン
ズ枠上の少なくとも２点ａ、ｂにおける動径ρ_A、ρ
_Bと、この２点のＺ軸方向のセンサーヘッド移動値Z_A、Z
_Bから、レンズ枠501のヤゲン軌跡を含む球体SPの曲率半
径Ｒを R²＝ρ_A ²＋（Zo−Z_A）² R²＝ρ_B ²＋（Zo−Z_B）² ……（２） から求め、ヤゲンのカーブ値Ｃは求められたＲから （ただしｎは定数でｎ＝1.523） として実行される。

なお、シーケンス制御回路はプログラムメモリ614に
内臓のプログラムによって上述の計測ステップを実行す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフレーム形状装置を示す斜視図、
第２図（Ａ）は、そのフレーム保持装置を示す斜視図、
第２図（Ｂ）、（Ｃ）はその保持装置の作動を示す縦断
面図、第３図は第２図（Ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面
図、第４図はバネ部材の構造を示す縦正中断面図、第５
図（Ａ）は支持装置部とセンサー部の関係を示す横式図
であり、第５図（Ｂ）はその断面図、第６図はセンサー
部を示す一部切欠断面で示した正面図、第７図はレンズ
枠の計測値からのその幾何学中心を求める関係を示す模
式図、第８図は型板保持部材を示す斜視図、第９図は本
発明の実施例の演算・制御回路のブロック図、第10図
（Ａ）及び（Ｂ）はレンズ枠のカーブ値Ｃの計算原理の
説明図である。 100……フレーム保持装置 152……保持枠 156……スライダー 200……支持装置部 211、212ハンド 300……計測部 302……センサーアーム部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 泰雄 東京都板橋区蓮沼町75番１号 東京光学 機械株式会社内 (72)発明者 波田野 義行 東京都板橋区蓮沼町75番１号 東京光学 機械株式会社内 (72)発明者 大串 博明 東京都板橋区蓮沼町75番１号 東京光学 機械株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−267732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−161064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−118460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−16244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−119580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−124290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52249（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メガネフレームの被測定レンズ枠を保持す
   ると共にガイド軸回りに旋回可能なフレーム保持手段
   と、 前記被測定レンズ枠内に鉛直回転軸線を有し、回転可能
   なセンサーアームと、 該センサーアームに沿って移動するセンサーヘッドと、 前記鉛直回転軸線と略平行な軸線に沿って移動可能に前
   記センサーヘッドに取り付けられたフィーラーと、 前記センサーアームの回転角と前記センサーヘッドの移
   動量を電気的に検出し、前記被測定レンズ枠の形状を形
   状情報（ρ_n，θ_n，Ζ_n）（ｎ＝1,2,3,・・・Ｎ）とし
   て計測する計測手段と、 該計測手段により計測された形状情報（ρ_n，θ_n，
   Ζ_n）（ｎ＝1,2,3,・・・Ｎ）から、前記被測定レンズ
   枠の左右方向及び該方向と直交する上下方向の各々の最
   大幅の中心位置である幾何学中心を演算する演算手段と
   を有し、 前記フィーラーが前記被測定レンズ枠のヤゲン軌跡の少
   なくとも一点を含む仮想平面内に配置されるように前記
   フレーム保持手段を前記ガイド軸線回りに旋回させるよ
   うに構成したことを特徴とするフレーム形状測定装置。
2. 【請求項２】前記仮想平面が、前記センサーアームの鉛
   直回転軸線と直交していることを特徴とする請求項１に
   記載のフレーム形状測定装置。