JP3688449B2 - 眼鏡レンズ研削装置及び眼鏡レンズ研削方法 - Google Patents

眼鏡レンズ研削装置及び眼鏡レンズ研削方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工レンズを眼鏡枠に合うように研削加工する眼鏡レンズ研削装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
眼鏡レンズ研削装置としては、被加工レンズを保持するレンズ回転軸とモータにより回転する砥石の回転軸との軸間距離を相対的に変化させ、被加工レンズのコバを粗加工砥石、仕上げ加工砥石、鏡面加工砥石等の各加工に適した砥石に押圧させて加工するものが知られている。各砥石を回転するモータは回転速度が変えられないACモータを使用していたため、各砥石の回転速度は常に一定であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各砥石の回転速度が一定であると次のような問題がある。例えば、プラスチックレンズにおける粗加工、仕上げ加工では、砥石の回転速度を速くした方が研削量を多くして加工時間を短くできるが、鏡面加工ではその砥石の回転速度を速くし過ぎると、研削熱の上がり過ぎにより加工表面に焼けが発生しやすく、また、硬化して鏡面加工が行いにくい。
【0004】
一方、熱可塑性であるポリカーボネイトの材質のレンズにおける鏡面加工では、その材質の特性から、研削液を給水せずに粗加工、仕上げ加工、鏡面砥石による鏡面仕上げ加工を行った後、最後に研削液を給水して艶を出すように加工するが、研削液を給水せずに行う鏡面加工の段階では、砥石の回転が高速であると研削熱が上がり過ぎて加工面が溶け、その加工面が悪くなる。これに対して、研削液を給水して行う鏡面仕上げ加工の段階では、砥石の回転速度が遅いと加工面の摩擦熱の発生が少なくなり過ぎて加工面が軟化しないために加工ができない。
【0005】
また、ガラスレンズにおける粗加工用砥石、仕上げ加工用砥石による加工では、プラスチックレンズと同じように高速の回転速度で行うと、研削熱が上がり過ぎて割れやカケが発生しやすくなる。
【0006】
本発明は上記従来装置の問題点に鑑み、加工時間の短縮化と加工面の質の向上を図り、適切な研削加工が行える眼鏡レンズ研削装置及び方法を提供することを技術課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有することを特徴としている。
【0008】
(1) 研削液を供給する研削液供給手段と、被加工レンズの材質を入力する材質入力手段と、仕上げ加工か鏡面加工かという加工条件を入力する加工条件入力手段を有し、眼鏡レンズを枠入れ加工する眼鏡レンズ研削装置において、砥石を回転する回転速度を変える砥石回転手段と、被加工レンズの材質にしたがって粗加工、仕上げ加工及び鏡面加工の各加工プロセスに対応させて設定した砥石の回転速度を記憶したメモリであって、材質がポリカーボネイトの場合には、ほぼ加工代分を研削する鏡面加工時の第1段階での砥石の回転速度は仕上げ加工時の砥石の回転速度に対して低い値に設定し、第1段階に続く艶出しする鏡面加工時の第2段階での砥石の回転速度は、仕上げ加工時の砥石の回転速度と同じ速度に設定している回転速度記憶手段と、入力された被加工レンズの材質、加工条件に基づいて、該記憶手段に記憶された各加工プロセスに対応した砥石の回転速度を得て、前記砥石回転手段の動作を制御するとともに、材質がポリカーボネイトの場合は粗加工、仕上げ加工及び鏡面加工の第1段階では研削液を供給せず、鏡面加工の第2段階で研削液を供給すべく前記研削液供給手段の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【0017】
[装置全体の構成]
図1において、1はメインベ−ス、2はメインベ−ス1に固定されたサブベ−スである。100はレンズチャック上部、150はレンズチャック下部であり、加工時にはそれぞれのチャック軸で被加工レンズを挟持する。また、レンズチャック上部100の下方のサブベ−ス2の奥側には、レンズ厚測定部400が収納されている。
【0018】
300R,300Lはそれぞれの回転シャフトにレンズ研削用の砥石を持つレンズ研削部である。各レンズ研削部300R,300Lは、後述する移動機構によりそれぞれサブベ−ス2に対して上下方向、左右方向に移動可能に保持されている。レンズ研削部300Rの回転シャフトには、図2に示すように、プラスチック、ポリカーボネイト及びアクリルのレンズ材質加工用の粗砥石30、ヤゲン溝を持つ仕上砥石31が取り付けられており、さらに仕上砥石31の上端面には円錐面を持つ前面用の面取砥石32が、粗砥石30の下端面には後面用の面取砥石33が同軸に取り付けられている。レンズ研削部300Lの回転シャフトには、ガラスレンズ加工用の粗砥石37、ヤゲン溝を持つ鏡面仕上砥石34、円錐面を持つ前面鏡面用の面取砥石35及び後面鏡面用の面取砥石36が同軸に取り付けられている。また、これらの砥石群は、その直径が60mm程の比較的小さなものを使用し、加工精度を向上するとともに砥石の耐久性も確保するようにしている。
【0019】
なお、図2において、170は被加工レンズに研削水を噴射するノズルを示している。
【0020】
装置の筐体前面には、加工情報等を表示する表示部10、デ−タを入力したり装置に指示を行う入力部11が設けられている。12は開閉可能な扉である。
【0021】
[主要な各部の構成]
<レンズチャック部>
図3はレンズチャック上部100及びレンズチャック下部150を説明するための図である。サブベ−ス2に固定された固定ブロック101の上部には、取付け板102によりDCモ−タ103が取り付けられている。DCモ−タ103の回転は、プ−リ104、タイミングベルト108、プ−リ107を介して送りネジ105に伝達され、送りネジ105が回転することにより固定ブロック101に固定されたガイドレ−ル109にガイドされてチャック軸ホルダ120が上下動する。チャック軸ホルダ120の上部にはパルスモ−タ130が固定されており、その回転はギヤ131、中継ギヤ132、ギヤ133へと伝達されてチャック軸121が回転するようになっている。135はフォトセンサ、136はチャック軸121に取り付けられた遮光板であり、フォトセンサ135はチャック軸121の回転基準位置を検出する。
【0022】
下側のチャック軸152はメインベ−ス1に固定されたホルダ151に回転可能に保持され、パルスモ−タ156の回転が伝達されて回転される。157はフォトセンサ、158はギヤ155に取り付けられた遮光板であり、フォトセンサ157は下チャック軸151の回転基準位置を検出する。
【0023】
<レンズ研削部の移動機構>
図4はレンズ研削部300Rの移動機構を説明する図である。201は上下スライドベ−ス201であり、サブベ−ス2の前面に固着された2つのガイドレ−ル202に沿って上下に摺動可能である。サブベ−ス2の側面には、コの字型のスクリュ−ホルダ203が固着され、スクリュ−ホルダ203の上端にはパルスモ−タ204Rが固定されている。パルスモ−タ204Rの回転軸にはボ−ルネジ205がカップリングされており、ボ−ルネジ205が回転することにより、ナットブロック206に固定された上下スライドベ−ス201がガイドレ−ル202にガイドされて上下動する。サブベ−ス2と上下スライドベ−ス201との間にはバネ207が掛け渡されており、バネ207は上下スライドベ−ス201を上方へ付勢し、上下スライドベ−ス201の下方への荷重をキャンセルして上下の移動を容易にしている。208Rはフォトセンサ、209はナットブロック206に固定された遮光板であり、フォトセンサ208Rは遮光板209の位置を検出して上下スライドベ−ス201の上下移動の基準位置を決定する。
【0024】
210はレンズ研削部300Rが固定される左右スライドベ−スであり、上下スライドベ−ス201の固着された2つのガイドレ−ル211に沿って左右に摺動可能である。上下スライドベ−ス201の下端部にはコの字型のスクリュ−ホルダ212が固着され、スクリュ−ホルダ212の側部にはパルスモ−タ214Rが固定されており、その回転軸にはボ−ルネジ213がカップリングされている。ボ−ルネジ213にはナットブロック215が螺合しており、ナットブロック215は、図5に示すように、左右スライドベ−ス210の下部から伸びる突出部210aとバネ220により連結されている(なお、図5に示す機構は、図4におけるナットブロック215の背後に収納されている)。バネ220は左右スライドベ−ス210をレンズチャック側に付勢している。パルスモ−タ214Rの回転によりボ−ルネジ213が回転されてナットブロック215が図5上の左側に移動すると、バネ220に引っ張られる左右スライドベ−ス210も左側に移動する。被加工レンズの加工時にバネ220の付勢力よりも強い研削圧がかかると、ナットブロック215が左側に移動しても左右スライドベ−ス210は移動せず、被加工レンズへのの研削圧が調整される。ナットブロック215が図上の右側に移動すると、ナットブロック215に突出部210aが押され、左右スライドベ−ス210も右側に移動する。突出部210aにはフォトセンサ221Rが取り付けられており、フォトセンサ221Rはナットブロック215に固定された遮光板222を検知すことにより、加工終了を検知する。
【0025】
また、スクリュ−ホルダ212に固定されたフォトセンサ216Rは、ナットブロック215に固定された遮光板217の検出して左右スライドベ−ス210の左右移動の基準位置を決定する。
【0026】
レンズ研削部300Lの移動機構はレンズ研削部300Rの移動機構と左右対称であるので、その説明は省略する。
【0027】
<レンズ研削部>
図6はレンズ研削部300Rの構成を示す側面断面図である。左右スライドベ−ス210にはシャフト支基301が固定されており、シャフト支基301の前部には、粗砥石30等の砥石群を下方部に取付けた上下に伸びる回転シャフト304を回転可能に保持するハウジング305が固定されている。シャフト支基301の上部には、取付け板311を介してサ−ボモ−タ310Rが固定されており、サ−ボモ−タ310Rの回転はプ−リ312、ベルト313、プ−リ306を介して回転シャフト304に伝達されて砥石群が回転する。砥石群を回転するモータとしてサ−ボモ−タを使用しているので、その回転速度を自由にコントロールすることができる。
【0028】
レンズ研削部300Lの構成は、レンズ研削部300Rと左右対称に同じ構成を持つので、その説明は省略する。
【0029】
<レンズ厚測定部>
図7はレンズ厚測定部400を説明する図である。レンズ厚測定部400は、2つのフィ−ラ523、524を持つ測定ア−ム527、測定ア−ム527を回転するDCモ−タ(図示せず)等の回転機構、測定ア−ム527の回転を検出してDCモ−タの回転を制御するセンサ−板510とホトスイッチ504,505、測定ア−ム527の回転量を検出してレンズ前面及び後面の形状を得るためのポテンショメ−タ506等からなる検出機構等から構成される。このレンズ厚測定部400の構成は本願発明と同一出願人による特開平3−20603号等と基本的に同様であるので、詳細はこれを参照されたい。
【0030】
なお、図7に示したレンズ厚測定部400は、特開平3−20603号と異なり、前後移動手段630により装置に対して前後方向(矢印方向)に移動され、その移動量はコバ加工デ−タに基づいて制御される。また、測定ア−ム527は下方の初期位置から回転上昇し、レンズ前面屈折面及びレンズ後面屈折面それぞれに対してフィ−ラ523、524を当接してレンズ厚を測定するので、測定ア−ム527の下方への荷重をキャンセルするコイルバネ等をその回転軸に取り付けることが好ましい。
【0031】
レンズ厚(コバ厚)の測定は、前後移動手段630によりレンズ厚測定部400を前後させ、測定ア−ム527を回転上昇させてフィ−ラ523をレンズ前面屈折面に当接させながらレンズを回転させることにより、レンズ前面屈折面の形状を得た後、次にフィ−ラ524をレンズ後面屈折面に当接させてその形状を得る。
【0032】
<制御部>
図8は装置の制御系を示す概略ブロック図である。600は装置全体の制御を行う制御部であり、表示部10、入力部11、マイクロスイッチ110、各フォトセンサが接続されている。入力部11は、レイアウトデータ入力時の入力方式の変更等に用いるスイッチ11a、表示部10に表示されるカーソルを移動するスイッチ11b、数値入力に使用するスイッチ11c、画面表示を切り替えるスイッチ11d、加工するレンズの材質(ガラス、プラスチック、ポリカーボネイト)を入力するスイッチ11e、加工モード(オートヤゲン加工、強制ヤゲン加工、平加工)を入力するスイッチ11f、面取加工を行うか否かを入力するスイッチ11g、鏡面加工を行うか否かを入力するスイッチ11h、加工を開始するスイッチ11i等の各種スイッチを持つ。
【0033】
また、制御部600にはドライバ620〜628を介して移動用、回転用の各モ−タが接続されている。レンズ研削部300R用のサ−ボモ−タ310R及びレンズ研削部300L用のサ−ボモ−タ310Lに接続されたドライバ622、625は、加工時のサ−ボモ−タ310R,310Lの回転トルク量をそれぞれ検出して制御部600にフィ−ドバックする。制御部600はこの情報をレンズ研削部300R,300Lの移動制御やレンズ回転の制御に利用する。640はノズル170から研削液を給水するための給水ポンプであり、641はそのドライバである。
【0034】
601はデ−タの送受信に使用されるインタ−フェイス回路であり、レンズ枠形状測定装置650(特開平4−93164号等参照)やレンズ加工情報を管理するコンピュ−タ651、バ−コ−ドスキャナ652等を接続することができる。602は装置を動作するためのプログラムが記憶された主プログラムメモリ、603は入力されるデ−タやレンズ厚測定デ−タ等を記憶するデ−タメモリである。また、調整値メモリ604には、図9に示すように、レンズ材質と加工段階に応じた各砥石の回転速度の情報が記憶されている。
【0035】
以上のような構成を持つ装置において、その動作を説明する。加工者はレンズ枠形状測定装置650により測定した枠データをインタ−フェイス回路601を介して装置本体側に入力する。入力されたデータはデ−タメモリ603に転送記憶される。表示部10には枠データに基づく玉型形状が表示されるので、加工者は装用者のPD値、FPD値、光学中心の高さ等のレイアウトデータをスイッチ11a、11b、11cにより入力する。また、加工条件をスイッチ11d〜11hにより入力する。例えば、レンズの材質はポリカーボネイトを、加工モードはオートヤゲン加工を入力し、鏡面加工を行うように入力する。この入力によりポリカーボネイト用の各加工段階における各砥石の回転速度の情報が調整値メモリ604より読み出される。
【0036】
加工条件の入力後、所定の処理が施された被加工レンズをチャック軸121、152によりチャッキングし、スタートスイッチ11iを押して装置を動作させる。制御部600はスタ−ト信号の入力によりレンズ厚測定部400、前後移動手段630を作動させ、枠データ及びレイアウトデータに基づくコバ位置情報を得る。その後、得られたコバ位置情報に基づき所定のプログラムに従ってレンズに施すヤゲン軌跡データを得る。ヤゲン軌跡デ−タの算出については、前面カ−ブ及び後面カ−ブからカ−ブ値を求める方法、コバ厚を分割する方法やこれらを組み合わせる方法等が提案されている。例えば、本願発明と同一出願人による特開平5−212661号等に詳細に記載されているので、これを参照されたい。ヤゲン軌跡デ−タが得られたら、レンズ加工のためのレンズ回転軸と砥石回転軸との間の軸間距離データに変換した加工データを求め、加工デ−タはデ−タメモリ603に記憶される。
【0037】
次に、制御部600は加工デ−タに基づいて粗加工を行う。制御部600は、サ−ボモ−タ310Rを駆動してレンズ研削部300Rの砥石群を回転させる。このとき、レンズ材質の入力がポリカーボネイトであるので、図9の情報から砥石群を高速(7600rpm )で回転させる。また、制御部600はパルスモ−タ204Rを駆動して上下スライドベ−ス210を下降移動し、粗砥石30が被加工レンズの高さ位置に来るようにする。その後、パルスモ−タ214Rを回転してレンズ研削部300Rを被加工レンズ側にスライド移動させるとともに、上下のパルスモ−タ130、156を同期して回転させてチャック軸121、152にチャッキングされた被加工レンズを回転する。粗砥石30は被加工レンズ側へ移動することによりレンズを研削する。
【0038】
粗加工が終了すると、仕上砥石31による仕上げ加工に移る。この仕上げ加工では、その後に鏡面加工があるので、制御部600はヤゲン加工データをデ−タメモリ603から読取り、鏡面加工での加工代α分を残すものとして、前述のヤゲン軌跡データに加工代αを加えてサイズ補正後の仕上げ加工データを求める(この計算は、前述のヤゲン計算の後に行う)。制御部600はサイズ補正後の仕上げ加工データに基づき、仕上砥石31のヤゲン溝がレンズに施すヤゲンの高さ位置になるように移動させた後、モータ214Rを駆動制御して仕上砥石31をレンズ方向に移動させ、被加工レンズを回転させながら加工を行う。このときも制御部600は砥石群は高速で回転させる。なお、ポリカーボネイトのレンズでは、以上の粗加工、仕上げ加工は研削液を給水せずに行う。
【0039】
続いて鏡面加工に移る。ポリカーボネイトのレンズの鏡面加工は、砥石の回転を低速(4000rpm )にし、研削液を給水せずに加工する第1加工段階と、その後砥石の回転を高速にして研削液を給水しながら加工を行うことにより加工面に艶を出す第2加工段階とに別れる。
【0040】
制御部600はレンズ研削部300Rの砥石群を初期位置に戻し、デ−タメモリ603に記憶した加工デ−タに基づいて、レンズ研削部300L側の鏡面仕上げ砥石34のヤゲン溝がレンズに施すヤゲンの高さ位置になるように、レンズ研削部300Lを移動させる。その後、加工デ−タに基づき被加工レンズを回転せながら鏡面仕上砥石34を移動させて鏡面加工を行う。鏡面加工の第1加工段階では、研削液の供給を行わず鏡面仕上砥石34は低速(4000rpm )で回転される。このとき、鏡面仕上砥石34の回転が粗加工や仕上げ加工のときと同じように高速であると、研削熱が上がり過ぎて加工面が溶けてしまうが(これは砥石径が小さいほど生じやすい)、回転速度を粗加工や仕上げ加工のときの略半分付近の低速にすることにより加工面は溶けずにすむ。また、この第1加工段階では被加工レンズを3回転させる。これにより被加工レンズはほぼ加工代分が研削される。
【0041】
鏡面加工の第1加工段階が終了すると、制御部600は給水ポンプ640を駆動して給水ノズル170から研削液の給水を開始し、鏡面仕上砥石34を再び高速(7600rpm )で回転させる。そして、加工デ−タに基づき鏡面仕上砥石34を移動して鏡面加工の第2加工段階の加工を行う。ポリカーボネイトのレンズの加工では、研削液を給水することにより加工面の熱が下げられるので艶を持つ加工面が可能になるが、鏡面仕上砥石34の回転速度が低速(4000rpm )であると、加工面の摩擦熱の発生が少なくなりすぎて加工面の軟化が十分に行われず、研削が行われなくなってしまう。鏡面仕上砥石34の回転速度を高速(7600rpm )にすることにより、加工面は適度に軟化されて研削できるとともに艶を持つようになる。第2加工段階は被加工レンズを2回転させて終了する。
【0042】
被加工レンズの材質がプラスチックであり、鏡面加工を行う場合には、プラスチック用の砥石回転速度の情報が読み出される。上記と同様に、粗加工は粗砥石30が高速回転して加工され、仕上げ加工も仕上砥石31が高速回転して加工される。鏡面加工では鏡面仕上砥石34が低速回転することにより、加工時の研削熱の上がり過ぎによるレンズ加工面の焼けの発生や加工面の硬化を抑え、良好な鏡面に仕上げることができる。
【0043】
被加工レンズの材質がガラスであるときには、その材質の入力により、ガラス用の砥石回転速度の情報が読み出される。粗加工及び仕上げ加工とも、粗砥石37及び仕上砥石31は、図9に示すように、中速(6000rpm )で回転するように設定される。これにより研削熱が上がり過ぎによるレンズの割れやカケの発生をなくし、加工能力も確保して加工することができる。
【0044】
なお、各砥石の回転速度はそのモータの性能の他、レンズの材質や加工条件に応じてそれぞれの砥石が持つ加工性能が適切に発揮されるように設定される。各砥石の回転速度の設定を変更する場合は次のようにする。スイッチ11dを操作してパラメータ設定画面を呼び出す。表示部10の画面には、各加工時のサイズを調整するパラメータ項目の他、図10に示すように、レンズ材質及び加工条件に応じた各砥石の回転速度を調整するパラメータ項目が表示される。パラメータの設定を変更するときは、左横に表示される矢印カーソル701をスイッチ11bにより上下に移動させて変更したい項目を選択する。選択した項目の設定値の変更は、スイッチ11cにより項目の右横に表示されている数値を増減して入力する。例えば、高屈折のプラスチックレンズに対して、CR−39として知られている通常のプラスチックレンズに鏡面加工を施すときには、矢印カーソル701を図10に示す「鏡面砥石回転速度(プラ)」の項目に合わせ、右横の数値(回転速度)を4000→6000(rpm) に変更する。CR−39のプラスチックレンズでは高屈折のプラスチックレンズに比べて加工表面の焼けは少ないので、鏡面加工砥石の回転速度をやや高めて加工することにより、加工時間を短縮しつつ質の良い加工面を得ることができるようになる。パラメータ設定画面を閉じることにより、調整値メモリ604に記憶されたデータが書き換えられる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被加工レンズの材質や加工段階に応じ、各砥石の回転速度を制御することにより、加工時間の短縮化と加工面の質の向上を図り、適切な研削加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の装置の全体構成を示す図である。
【図2】砥石構成及び研削水を噴射するノズルを示す図である。
【図3】レンズチャック上部及びレンズチャック下部の構成を説明する図である。
【図4】レンズ研削部300Rの移動機構を説明する図である。
【図5】レンズ研削部300Rの左右の移動と加工終了検出の機構を説明する図である。
【図6】レンズ研削部300Rの構成を示す側面断面図である。
【図7】レンズ厚測定部400を説明する図である。
【図8】装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図9】メモリに記憶されるレンズ材質と加工段階に応じた各砥石の回転速度の情報の例を示す図である。
【図10】レンズ材質及び加工条件に応じた各砥石の回転速度を設定するときの画面例を示す図である。
【符号の説明】
10 表示部
11 入力部
30 粗砥石
31 仕上砥石
34 鏡面仕上砥石
37 粗砥石
170 ノズル
300R,300L レンズ研削部
310R,310L サ−ボモ−タ
600 制御部
640 給水ポンプ

Claims (1)

  1. 研削液を供給する研削液供給手段と、被加工レンズの材質を入力する材質入力手段と、仕上げ加工か鏡面加工かという加工条件を入力する加工条件入力手段を有し、眼鏡レンズを枠入れ加工する眼鏡レンズ研削装置において、砥石を回転する回転速度を変える砥石回転手段と、被加工レンズの材質にしたがって粗加工、仕上げ加工及び鏡面加工の各加工プロセスに対応させて設定した砥石の回転速度を記憶したメモリであって、材質がポリカーボネイトの場合には、ほぼ加工代分を研削する鏡面加工時の第1段階での砥石の回転速度は仕上げ加工時の砥石の回転速度に対して低い値に設定し、第1段階に続く艶出しする鏡面加工時の第2段階での砥石の回転速度は、仕上げ加工時の砥石の回転速度と同じ速度に設定している回転速度記憶手段と、入力された被加工レンズの材質、加工条件に基づいて、該記憶手段に記憶された各加工プロセスに対応した砥石の回転速度を得て、前記砥石回転手段の動作を制御するとともに、材質がポリカーボネイトの場合は粗加工、仕上げ加工及び鏡面加工の第1段階では研削液を供給せず、鏡面加工の第2段階で研削液を供給すべく前記研削液供給手段の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡レンズ研削装置。
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