JP4003039B2 - 眼鏡枠形状測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡枠形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定子を特定方向の前後へ案内する案内軌道と、前記測定子を前後変位させるモータと、前記測定子の前後変位量を検出するエンコーダとを備え、形状測定に際して、前記測定子をバネの付勢力或いはモータ駆動力などにより被測定物に押し当てた状態の下で、前記案内軌道や前記測定子などを前記案内軌道に沿った方向へ移動させるように作動するものとなされた眼鏡枠形状測定装置は存在している（例えば特開２０００−３１４６１７号公報参照）。
【０００３】
モータ駆動力により測定子の押圧を発生させる眼鏡枠形状測定装置では、モータの出力軸は一方でエンコーダの入力軸に歯車伝動機構を介して連動連結され、他方で測定子にも別の歯車伝動機構を介して連動連結されている。
そして、その作動は次のように行われるのであって、即ち、測定子を被測定物に押圧させるとき、モータの出力軸が回転作動して測定子に所要の付勢力を付与するのであり、また形状測定中の測定子の前後変位はモータの出力軸とエンコーダの入力軸とを連動連結した歯車伝動機構を介してエンコーダに入力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記在来の形状測定装置において形状測定中の測定子の変位方向が前後逆向きに転じたとき、測定子の変位量は、歯車伝動機構のバックラッシュに起因して、正確にエンコーダに入力されるものとならない。これに対し、何らの対策も施さないときは高精度な形状測定は望めないのである。
本発明は、斯かる問題点を解消して高精度且つ高速な形状測定が行えるものとした眼鏡枠形状測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の眼鏡枠形状測定装置では、請求項１に記載したように、測定子を特定軌跡上の前後へ案内する案内軌道と、前記測定子を前後変位させるＤＣモータと、前記測定子の前後変位量を検出するロータリエンコーダとを備え、被測定物としての眼鏡枠の環状部の形状測定中には、前記案内軌道が特定縦軸回りへ回転駆動され、該回転駆動中に、前記ＤＣモータが前記測定子を前方へ押して前記環状部に押し当てるように作用すると共に前記測定子が前記環状部の位置規制作用により前記環状部の形状に倣うように前後変位されるものとなされた眼鏡枠形状測定装置において、前記ＤＣモータの回転を前記ロータリエンコーダに伝達するべく前記ＤＣモータと前記ロータリエンコーダとを第１の歯車伝動機構で連動連結し、このロータリエンコーダの回転で前記測定子を前後変位させるべく該ロータリエンコーダと前記測定子を第２の歯車伝動機構で連動連結すると共に、形状測定中の前記測定子の変位方向が前後逆向きに転じたときでも、前記モータの発生した駆動力が前記測定子を前方へ押して前記第１の歯車伝動機構と前記第２の歯車伝動機構の噛合歯同士の圧接状態を保持させるように作用する構成となし、また前記エンコーダの測定値に基づいて前記測定子の位置、速度及び加速度を演算する演算装置と、該演算装置の演算データに基づいてＤＣモータ駆動用の電流を変化させる電流可変駆動回路とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
これによれば、形状測定中の測定子の変位方向が前後逆向きに転じたときでも、モータの発生した力で測定子を前方へ押す駆動力が、モータの出力軸、エンコーダの入力軸、及び測定子の相互間を連動連結した第１及び第２の歯車伝動機構の噛合歯同士の圧接状態を保持して噛合歯のバックラッシュに起因した遊動を抑制するため、測定子の前後変位量と正確に対応した変位がエンコーダに入力されるものとなる。
【０００７】
そして電流可変駆動回路の存在により、形状測定中において前記測定子がモータの駆動力に抗する方向（後方）へ変位するとき前記ＤＣモータに供給される電流を減少させ、逆に、前記測定子が前記ＤＣモータの駆動力に準じる方向（前方）へ変位するときには前記ＤＣモータに供給される電流を増大させることが可能となり、前記測定子と被測定物との摺接移動が円滑に行われるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明に係る眼鏡枠形状測定装置に関するもので、図１は側面視断面図、図２は正面視断面図、図３は図２のｘ−ｘ部を示す断面図、図４は一部省略平面図、図５は眼鏡枠を保持した状態を示す図、図６は使用時の流れ図、図７は回路ブロック図である。
【０００９】
これらの図に示すように、本発明に係る眼鏡枠形状測定装置はケース部１、眼鏡枠保持部２及び計測部３からなっており、これら各部について説明すると次のとおりである。
【００１０】
ケース部１は、方形状の台板４と、上面部５ａに比較的大きな開口ａを形成された平面視方形状のケース部材５とを備えてなり、ここにケース部材５は台板４にボルト固定されている。
【００１１】
眼鏡枠保持部２はケース部１の上部に形成されているもので、図１、図２、図４に示すように、前記開口ａの中央点ｇを挟む水平面上の前後箇所の一側に三角凹み状係止部６ａの形成された左右一対の眼鏡枠押さえ片６、６を配置し、他側に衝立状の眼鏡枠押さえ面部材７と、円盤体を多段状に重ねた形状の眼鏡枠支持部材８とを配置し、右側の眼鏡枠押さえ片６及び眼鏡枠押さえ面部材７の上部、及び眼鏡枠支持部材８を前記開口ａからケース部材５の上面５ａ上に突出させると共に、左側の眼鏡枠押さえ片６の上部をケース部材５の上面５ａに形成した比較的小さな開口５ｂからケース部材５の上面上に突出させ、さらにケース部材５の内部空間の上部に、眼鏡枠押さえ片６、６、眼鏡枠押さえ面部材７及び眼鏡枠支持部材８を支持すると共にケース部１の前後方向ｆ１へ水平変位させるための開閉機構部９を形成したものとなされている。
【００１２】
上記開閉機構部９は一対の眼鏡枠押さえ片６、６と、眼鏡枠押さえ面部材７及び眼鏡枠支持部材８とを矢印ｆ２、ｆ２で示すように前後方向上で近接（閉）移動させることにより眼鏡枠ｗを前記開口ａの略中央箇所に固定状に保持し、逆にそれらを矢印ｆ３、ｆ３で示すように前後方向上で離反（開）移動させることにより眼鏡枠ｗが解放されるように作動するものとなしてある。
【００１３】
計測部３はケース部１の内部空間で前記開閉機構部９の下方に設けられた水平回転機構部１０と、この水平回転機構部１０の上部に形成された水平変位機構部１１とで形成されている。
【００１４】
そして、上記水平回転機構部１０は次のようになされているのであって、即ち、前記台板４にギヤケース１２を固定すると共に、このギヤケース１２の上面に縦向き軸受筒部材１３とステッピングモータ１４を固定し、前記軸受筒部材１３に縦向き回転軸１５を特定高さでの回転自在に挿設して、この縦向き回転軸１５とステッピングモータ１４の出力軸１４ａとをギヤケース１２内の２つの歯車１６ａ、１６ｂからなる歯車伝動機構１６を介して連動連結する一方、縦向き回転軸１５の上部に溝形の水平支持台１７を固定している。
【００１５】
また上記水平変位機構部１１は次のようになされている。
即ち、水平支持台１７の前後端に四角状の起立状支持板１８ａ、１８ｂを固定し、これら支持板１８ａ、１８ｂ間に案内軌道としての２本の水平案内棒１９、１９を平行状に架設し、これら水平案内棒１９、１９に方形体状の測定子ベース２０を水平支持台１７の前後方向ｆ４へ向けての摺動変位自在に支持させている。また水平支持台１７の一方の側面部１７ａには縦向きモータ台２１が固定してあり、このモータ台２１の外面にＤＣ（直流）モータ２２とロータリエンコーダ２３が横向きに固定してある。
【００１６】
これらＤＣモータ２２の出力軸２２ａとロータリエンコーダ２３の入力軸２３ａとは歯車伝動機構２４を介して連動連結させており、この際の歯車伝動機構２４は出力軸２２ａに固定した原動歯車２４ａと、側面部１７ａに支軸を介して回転自在に装着した中間歯車２４ｂと、入力軸２３ａに固定した従動歯車２４ｃとを直列状に噛み合わせたものとなされている。そして、ロータリエンコーダ２３の入力軸２３ａと測定子２８とは歯車伝動機構２５を介して連動連結させるのであり、この際の歯車伝動機構２５は前記従動歯車２４ｃと、前後向きのラック２６とからなっている。
【００１７】
上記測定子ベース２０の上面の中央箇所には起立支持棒２７を一定範囲内の上下変位のみ自在に挿設すると共に図示しないスプリングにより上方へ付勢されて上限位置まで移動された状態となされている。この起立支持棒２７の上端には測定子２８が固定してあり、この測定子２８は起立支持棒２７に固定される円柱部材２８ａと、これの周面部から張り出させた横向き先鋭部材２８ｂとで形成されている。従って、ステッピングモータ１４の出力軸１４ａが回転すると、該回転が歯車伝動機構１６を介して縦向き回転軸１５を回転させ、該縦向き回転軸１５の回転が水平支持台１７を回転させ、該水平支持台１７の回転が水平案内棒１９、１９を介して測定子ベース２０を縦向き回転軸１５回りへ回転（公転）させ、該測定子ベース２０の回転が起立支持棒２７を上下変位可能な状態で該測定子ベース２０と同体状に縦向き回転軸１５回りへ回転（公転）させ、そして測定子２８は該起立支持棒２７と一体となって縦向き回転軸１５回りへ回転（公転）される。
【００１９】
次に上記した本発明装置の使用例及び作動について図６に示す流れ図を参照して説明する。
先ずステップ１００に示すように、眼鏡枠保持部２に眼鏡枠ｗをセッティングするのであり、このセッティングにおいては一対の眼鏡枠押さえ片６、６と、眼鏡枠押さえ面部７及び眼鏡枠支持部材８とを手操作力によりケース部１の前後方向ｆ１へ離反移動させて、図５に示すようにこれらの間箇所に眼鏡枠ｗを位置させる。この際、眼鏡枠ｗの環状部ｗ１の左右方向中央側の下部は眼鏡枠支持部材８の適当高さの水平支持面箇所８ａに支持させる。
【００２０】
この状態を維持させて一対の眼鏡枠押さえ片６、６と、眼鏡枠押さえ面部７及び眼鏡枠支持部材８とを自由状態にするのであり、これにより一対の眼鏡枠押さえ片６、６と、眼鏡枠押さえ面部７及び眼鏡枠支持部材８とはスプリング力により前後方向ｆ１上で左右向き中央線ｇ１（図４）に対し矢印ｆ２、ｆ２で示すように対称状に近接移動し、眼鏡枠押さえ片６、６の各係止部６ａと、眼鏡枠押さえ面部７の前面とが眼鏡枠ｗの上部と下部とを弾圧する。この弾圧により、眼鏡枠ｗはその着用時上下方向の中央点を縦向き回転軸１５の回転中心線ｃ上に略合致されると共に略水平状となされて固定状態に保持される。この際、眼鏡枠ｗの左右方向位置は眼鏡枠ｗの環状部ｗ１の中心が凡そ縦向き回転軸１５の回転中心線ｃ上に位置するように手操作力で調整する。
【００２１】
次にステップ１０１に移行し、本発明装置の上部にある図示しない操作パネルのスイッチをＯＮ操作し、測定をスタートさせる。これにより、ステップ１０６又はステップ１０７までの処理が自動的に行われる。
ステップ１０１では、ステッピングモータ１４が電流を供給され、水平回転台１７や測定子２８を縦向き回転軸１５の回転中心ｃ回りの初期位置に移動させる。一方、ＤＣモータ２２も測定子ベース２０を速やかに移動させるための電流を供給され、測定子２８の横向き先鋭部材２８ｂの先端を開口ａの中央点ｇに合致された原点に移動させ必要な初期設定を自動的に行った後、測定子ベース２０を水平案内棒１９、１９に沿って水平支持台１７の前方ｆ５へ移動させ横向き先鋭部材２８ｂの先端を環状部ｗ１の内周面のヤゲン溝ｅに押し当てる。
【００２２】
この後は、ステップ１０２に示すようにＤＣモータ２２にこれまでよりも微少な電流が供給される。これにより、ＤＣモータ２２の駆動力は減少し、横向き先鋭部材２８ｂの先端は比較的小さな力で前記ヤゲン溝ｅに押し当てられた状態となる。
【００２３】
次にステップ１０３に移行し、ステッピングモータ１４が縦向き回転軸１５を介して横向き先鋭部材２８ｂの先端を縦向き回転軸１５の回転中心線ｃ回りの特定方向へ一定微少角度（例えば０．５度）づつ順次に回転させる。この回転中には横向き先鋭部材２８ａの先端はＤＣモータ２２の比較的小さい駆動力により常にヤゲン溝ｅに押し当てられるため、測定子２８はヤゲン溝ｅの三次元形状に倣うことによりヤゲン溝ｅから反力を付与される。そして、この反力の水平分力が測定子２８を水平支持台１７の長手方向である前後方向ｆ４へ変位させ、またこの外力の上下方向の分力が測定子２８を測定子ベース２０に対しスプリング力と関連しつつ上下変位させるものとなる。
【００２４】
上記した測定子２８の水平支持台１７の前後方向への変位に関する情報は歯車伝動機構２４、２５を介してロータリエンコーダ２３に入力される。この際、測定子２８の変位方向が前後逆向きとなることがあるが、歯車伝動機構２４の噛合歯は常に、ＤＣモータ２２の駆動力に抗する側で密接した状態に保持されるため、測定子２８の変位は歯車伝動機構２４のバックラッシに影響されることなく正確にエンコーダ２３に入力される。従ってロータリエンコーダ２３は平面視において縦向き回転軸１５の回転中心線ｃからヤゲン溝ｅ上の任意測定点Ｐｉに至る距離である動径長Ｒｉ（図５）を常に正確に検出するものとなり、この動径長Ｒｉについての情報が本発明装置内にある図示しない制御部に伝達される。
【００２５】
制御部ではステッピングモータ１４の回転による測定子２８の一定微少角度毎の移動中、前記一定微少角度に対応したヤゲン溝ｅ上の各測定点Ｐｉ毎に、各測定点Ｐｉに対応した動径の初期位置Ｒ１からの縦向き回転軸１５回りの回転角度（動径角）θｉと、これに対応した動径長Ｒｉについての情報を眼鏡枠形状測定情報としてその記憶部に記憶する。そして、測定子２８が縦向き回転軸１５回りへ３６０度回転したとき、このステップ１０４での眼鏡枠ｗの形状測定は終了する。
【００２６】
ステップ１０４の形状測定中には、ステップ１０５に示すように、測定エラーが発生したか否かが判別される。測定エラーが発生したと判断されたときはステップ１０６に示すように、測定作動は直ちに停止されて、測定子２８は前記原点ｇに復帰されるのであり、この後は矢印イに示すようにステップ１０１に戻る。
一方、測定エラーが発していないと判断されるときはステップ１０７に移行し、ここで測定終了が確認され、測定子２８は前記原点ｇに復帰される。
【００２７】
この後、ステップ１０８に移行し、作業者は上記眼鏡枠形状測定情報を確認し、再測定が必要か否か判断する。ここで再測定が必要であると判断したときは矢印イに示すようにステップ１０１に戻るのであり、一方、再測定が必要でないと判断したときはステップ１０９に移行し、眼鏡枠保持部２から眼鏡枠ｗを取り外す。
【００２８】
眼鏡枠ｗの測定中にＤＣモータ２２に供給される電流は一般には上述したように比較的小さな一定大きさに保持するようになされるが、これに代えて可変制御する構成となすことも差し支えない。
【００２９】
例えば図７に示すような回路を形成する。この図において、演算装置ＣＰＵはエンコーダ２３の測定値に基づいて測定子２８の位置、速度、加速度を演算するものであり、電流可変駆動回路は演算装置ＣＰＵの演算データに基づいてＤＣモータ２２駆動用の電流を変化させるものである。測定子２８の制御は現在の測定データ（現在値）を元に行うものとなしてもよいし、或いは測定中における現在までの測定データから予測して行うものとなしてもよい。
【００３０】
この測定子２８の制御は具体的には次のように行われるのであって、即ち、測定子２８がＤＣモータ２２の駆動力に抗する方向（後方）へ変位するときにはＤＣモータ２２に供給される電流は自動的に減少され、逆に、測定子２８がＤＣモータ２２の駆動力に準じる方向（前方）へ変位するときにはＤＣモータ２２に供給される電流は自動的に増大される。この際、測定子２８の移動方向に限らず、位置、符号を含めた速度、同様に加速度も考慮して、制御されても良い。
このようにすれば、眼鏡枠ｗの形状測定中に横向き先鋭部材２８ｂが縦向き回転軸１５回りへ比較的速く移動されても、横向き先鋭部材２８ｂと眼鏡枠ｗのヤゲン溝ｅとの接触圧力は過大或いは過小となることが防止され、高速且つ高精度な測定が可能となる。
【００３１】
また上記実施例ではヤゲン溝ｅ上の各測定点Ｐｉの高さは検出するものとしなかったが、これを測定するようになすことも可能であり、この場合は、水平移動機構１１に準じた機構３０を９０度姿勢変更して縦向きになすと共に、水平移動機構１１における測定子ベース２０に相当する部材を起立支持棒２９と一体状に結合して、既述した水平移動機構における測定子の水平方向作動に準じた作動を測定子の上下方向作動において実現させる構成となす。
これによれば、ヤゲン溝ｅ上の各測定点Ｐｉの動径長Ｒｉの場合に準じて、各測定点Ｐｉの任意に定めた基準面からの高さが、歯車伝動機構の噛合歯のバックラッシに起因した誤差の生じない状態で、高精度に測定されるものとなる。
【００３２】
【発明の効果】
上記した本発明によれば、次のような効果が得られるのである。
即ち、モータの駆動力を利用することにより、被測定物である眼鏡枠の形状測定を、測定子の変位を伝達するための歯車伝動機構のバックラッシに影響されることなく、簡易且つ安価な構造により高精度に行わせることができる。また測定子を被測定物に当接させて被測定物の形状測定を行う際に、測定子を被測定物に対し速く相対移動させても、測定子と被測定物との接触圧が形状変化などに起因して過大となったり過小となる現象が阻止されるものとなり、被測定物の形状測定を迅速且つ高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る眼鏡枠形状測定装置の側面視断面図である。
【図２】 前記眼鏡枠形状測定装置の正面視断面図である。
【図３】 図２のｘ−ｘ部を示す断面図である。
【図４】 前記眼鏡枠形状測定装置の一部省略平面図である。
【図５】 眼鏡枠を特定位置に固定した状態を示す図である。
【図６】 前記眼鏡枠形状測定装置の使用時の流れ図である。
【図７】 前記眼鏡枠形状測定装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１９ 水平案内棒（案内軌道）
２２ ＤＣモータ
２２ａ 出力軸
２３ エンコーダ
２３ａ 入力部
２４ 歯車伝動機構
２８ 測定子
ＣＰＵ 演算装置
ｗ 眼鏡枠（被測定物）

Claims (1)

1. 測定子を特定軌跡上の前後へ案内する案内軌道と、前記測定子を前方に押し付けるＤＣモータと、前記測定子の前後変位量を検出するロータリエンコーダとを備え、被測定物としての眼鏡枠の環状部の形状測定中には、前記案内軌道が特定縦軸回りへ回転駆動され、該回転駆動中に、前記ＤＣモータが前記測定子を前方へ押して前記環状部に押し当てるように作用すると共に前記測定子が前記環状部の位置規制作用により前記環状部の形状に倣うように前後変位されるものとなされた眼鏡枠形状測定装置において、前記ＤＣモータの回転を前記ロータリエンコーダに伝達するべく前記ＤＣモータと前記ロータリエンコーダとを第１の歯車伝動機構で連動連結し、このロータリエンコーダの回転で前記測定子を前後変位させるべく該ロータリエンコーダと前記測定子を第２の歯車伝動機構で連動連結すると共に、形状測定中の前記測定子の変位方向が前後逆向きに転じたときでも、前記モータの発生した駆動力が前記測定子を前方へ押して前記第１の歯車伝動機構と前記第２の歯車伝動機構の噛合歯は常に DC モータの駆動力に抗する側で圧接状態を保持させるように作用する構成となしたことを特徴とする眼鏡枠形状測定装置。

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