JP4169649B2 - レンズの外周加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、レンズの外周加工を行う芯取機上で、加工しようとするレンズの厚さを測定し、得られた測定値に基づいてレンズの外周を加工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レンズの加工には、レンズ表裏の球面の加工工程と、加工された球面によって決定される光軸を基準としてレンズの外周を加工する工程とが含まれており、光軸を基準にして外周を研削加工する機械を芯取機と呼んでいる。加工されたレンズは、その品質の確認のために、全品検査又は抜き取り検査でレンズの厚さや外径、真円度などを測定している。従来このレンズの測定は、加工機械とは別に設けた測定装置を用いて行われており、加工機械から取り出したレンズを測定装置に乗せて計測を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
加工されたレンズを加工機械とは別に設けた測定装置で計測する従来手段では、測定工程が加工工程とは別に設けられることとなるので余計な時間がかかり、測定装置へのレンズの搭載や測定装置の操作などに余計な手数がかかって、レンズの生産性を低下させ、また加工コストを上昇させる。更に外周加工をしてからレンズの厚さを計測すると、厚さが所定の許容範囲から外れた不良品に対しても外周加工を行うこととなるので、加工時間に無駄が生ずる。更に砥石の切込み量を一定にして、厚さにばらつきのあるレンズの外周の面取加工を行うと、厚いレンズでは面取幅が大きくなり、薄いレンズでは面取幅が狭くなるというように、外周加工にもばらつきが生ずる。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、芯取機におけるレンズの外周加工前に、レンズの加工機械上でレンズの厚さを測定する手段と、レンズの厚さによって外周加工精度にばらつきが生ずるのを防止する手段とを提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一般的な構造の芯取機は、同一軸線上に配置した下ワーク軸１ｂと上ワーク軸１ａとの対向端にそれぞれ取付けたカップ状の下ホルダ３と上ホルダ４との間でレンズ５の球面を挟んで、加工対象となるレンズを把持している。一般に下ワーク軸１ｂは軸方向位置が固定で、上ワーク軸１ａを昇降させることにより、レンズの把持と開放とを行っている。この発明では、上記のような芯取機の上ワーク軸１ａの軸方向位置を計測する手段を設けて、レンズを把持したときに、上ワーク軸１ａの位置を計測することにより、レンズの厚さを測定するようにしたものである。
【０００６】
この発明の芯取機では、同一軸線上に配置された軸方向位置固定の下ワーク軸１ｂと上下動可能な上ワーク軸１ａとの対向端に装着されたカップ状のホルダ３、４でレンズ５を挟持して当該レンズの加工を行うレンズ加工機械に、前記上ワーク軸の軸方向位置を計測する計測手段６１、６２、５３を設けて、レンズ５が上下のホルダ３、４に光軸を一致させて挟持された時点で、前記計測手段の計測値を読取る。
【０００７】
上ワーク軸１ａの軸方向位置は、上ワーク軸自体又は当該上ワーク軸を軸支している昇降台１７の軸方向位置を計測することによって行われる。計測するタイミングは、上下のホルダ３、４でレンズ５を軽く把持してワーク軸１ａ、１ｂを同期高速回転させるなどして、レンズ５の光軸をワーク軸１ａ、１ｂの軸心と一致させた後の、外周加工をする前のタイミングである。
【０００８】
レンズ外周の面取加工などを行うときは、上記の方法で計測したレンズの厚さに基づいて、当該レンズの上面周縁の加工時における工具位置を補正するという加工方法を採用することにより、レンズ５の厚さのばらつきによって影響されることなく、常に一定の形状の加工を行うことができる。
【０００９】
例えば、レンズの上面周縁の面取加工を行う場合、測定されたレンズの厚さが基準厚さに対してδ（＋値又は−値）だけ偏倚しているときは、面取用の砥石６の軸方向位置をδだけ偏倚させて加工を行うか、またはその面取角度に関連して決定される切込み深さの偏倚分だけ砥石の切込み深さを変化させて加工を行えば、レンズ厚さのばらつきと無関係に、常に一定幅の面取加工を行うことができる。
【００１０】
レンズ厚さの測定は、レンズの球面を加工した後でその球面によって決定される光軸を基準としてレンズの外周を加工する芯取機上で行うのが最も合理的である。即ち、軸方向位置を固定された下ワーク軸１ｂと、この下ワーク軸と同一軸線上で上下動可能な上ワーク軸１ａと、上下のワーク軸の対向端に装着されたカップ状のホルダ３、４と、これらのホルダで挟持されたレンズ５の外周を加工する砥石６と、この砥石の上下位置を制御するＮＣ装置５３とを備えた芯取機において、前記砥石と共に上下動する部材５２に装着されて、前記上ワーク軸又は上ワーク軸と共に昇降する部材１７の所定位置を検出するセンサ６１を備えている芯取機を用いることによって、レンズの加工工程中の最も好ましい段階で行うことが可能になる。
【００１１】
即ち、上記構造を備えた芯取機を用いて、当該機械による外周加工前にレンズの厚さ測定を行うようにすれば、所定の許容範囲より厚いレンズは、外周加工を中止して球面加工工程に戻し、所定の許容範囲より薄いレンズは、外周加工をすることなく不良品として加工ラインから排除するようにすれば、再生可能なレンズを無駄にすることがなく、また再生不可能なレンズに無駄な加工を行うこともなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図において、１ａ及び１ｂは同一垂直線上に配置された上下のワーク軸、６は砥石（工具）、１４は砥石台（工具台）、１５はＺスライドである。
【００１３】
下ワーク軸１ｂは、コラム（機械フレーム）１３に固定した下軸受ケース５０に回転自在かつ上下動不能に軸支されている。下ワーク軸１ｂの上端には、上向きカップ状の下ホルダ４が装着され、下端には下従動歯車１８が固定されている。上ワーク軸１ａは、コラム１３に固定した上下方向の直動ガイド５１で上下移動自在に装着された上軸受ケース（昇降台）１７に軸支されており、下端には下向きカップ状の上ホルダ３が装着され、上端には上従動歯車１６が固定されている。
【００１４】
コラム１３の上部にはプーリ１９、２０が軸支され、当該プーリにはワイヤ２１が下向きコの字状に掛け回され、当該ワイヤ２１の一端に上軸受ケース１７が連結され、他端にバランス錘２２が連結されて、上ワーク軸１ａを上方に軽く付勢している。上従動歯車１６の軸心上部には、スラスト軸受（図には表れていない）が内蔵され、その上方にクランプシリンダ２３が配置されている。このクランプシリンダの下向きのロッド２４が伸長して、前記スラスト軸受を押圧することにより、上ワーク軸１ａが下降して、上ホルダ３と下ホルダ４との間でレンズ５を上下方向に挟持する。図２に示すように、上ホルダ３は、下向きカップ状、下ホルダ４は、上向カップ状で、その周縁の径は互いに等しい。レンズ５は、上下のホルダ３、４のカップの周縁で挟持された状態で保持される。
【００１５】
ワーク軸１（１ａ、１ｂ）に隣接して駆動軸２８が平行に軸支されている。駆動軸２８には、上下に駆動歯車３０、３１が固定されており、それぞれ上下の従動歯車１６、１８に噛合している。下駆動歯車３１には、ワーク軸駆動用のサーボモータ２９に固定したピニオン３２が噛合している。上従動歯車１６は、歯幅を大きくしてあり、レンズ５の装脱の際に上ワーク軸１ａが上動したときも、上駆動歯車３０との噛合が外れないようになっている。
【００１６】
レンズ５の外周加工を行う砥石６は、砥石台１４に固定した砥石軸ケース５２にワーク軸１ａ、１ｂと平行に軸支され、砥石台１４に搭載した図示しないモータでベルトを介して駆動されている。砥石台１４は、直動ガイド３３と送りねじ３４とを介して砥石６の切り込み方向（Ｘ方向）に移動位置決め自在に、Ｚスライド１５に装着されている。Ｚスライド１５は、垂直方向の直動ガイド３６及び送りねじ３７でワーク軸１ａ、１ｂと平行な方向（Ｚ方向）に移動位置決め自在に、コラム１３に装着されている。Ｘ方向送りねじ３４を回転駆動するＸ送りモータ３５及びＺ方向送りねじ３７を回転駆動するＺ送りモータ３８は、ＮＣ装置５３によって制御されるサーボモータであり、従って砥石台１４のＺ方向及びＸ方向の移動量は、ＮＣ装置５３によって認識されている。
【００１７】
砥石軸ケース５２の上軸受ケース１７側側面には、ブラケット６０を介して近接センサ６１が横向きに固定されている。一方、上軸受ケース１７には、センサ６１に対向させて、検出エッジ６２が設けられている。センサ６１が検出エッジ６２を検出すると、その検出信号がＮＣ装置５３に送られ、ＮＣ装置は、その時点でのＺスライド１５の移動量を参照することにより、検出エッジ６２の上下方向の位置を認識できる。
【００１８】
加工しようとするレンズ５は、上ワーク軸１ａが上動した状態で、図示しないローダにより、下ホルダ４上に置かれる。次に、クランプシリンダ２３に低圧の空気圧が供給され、レンズ５を上下のホルダ３、４で軽く挟持する。この状態でサーボモータ２９を高速回転すると、上下のワーク軸が高速同期回転し、レンズ５はその球面の曲率に従って安定位置に移動し、レンズ５の光軸がワーク軸１ａ、１ｂの軸心に一致する。このレンズ５のローディング時に、センサ６１と検出エッジ６２とが略対向する位置関係となるように、砥石台１４を移動しておく。
【００１９】
レンズ５の光軸を出すための上記動作が終了したら、Ｚスライド１５を若干上下動させて、センサ６１で検出エッジ６２を検出し、検出信号をＮＣ装置５３に送る。ＮＣ装置５３は、検出信号を受けたときのＺスライド１５の位置情報から、検出エッジ６２の高さを計測する。一般的には、正確な厚さに加工した基準レンズを予め上下のホルダ３、４で把持してそのときのＺスライド１５の位置をＮＣ装置に登録しておき、加工するレンズ５を把持した状態で検出エッジ６２を検出したときのＺスライド１５の位置と上記登録された位置との差から、レンズ５の厚さ誤差を測定する。
【００２０】
ＮＣ装置５３にレンズ５の厚さの許容範囲を予め登録しておき、上記方法により計測された厚さ誤差が許容範囲内にあるかどうかをＮＣ装置に判定させる。そして、厚さが許容範囲を＋側に超えていれば、外周加工を中止してレンズ５を再加工品パレットへと搬出する。また、厚さが許容範囲を−側に超えていれば、不良品ボックスに排出する。
【００２１】
厚さが許容範囲内であれば、クランプシリンダ２３に所定圧の空気圧を供給してレンズ５をクランプし、サーボモータ２９を所定の回転数で回転して、砥石６によりレンズ５の外周加工を行う。この外周加工に際し、レンズ上面の周縁の面取加工を行うときには、Ｚスライド１５の位置を測定された厚さ誤差δだけ補正する。すなわち、厚さ誤差δが＋であれば、Ｚスライド１５の位置をδだけ上方に補正して加工を行い、−であれば下方に補正して加工を行う。これにより、レンズ５に厚さの誤差があっても、レンズ上面の面取幅Ｃを正確に加工できる。なお、レンズ５は、下面を軸方向固定の下ホルダ４で支持されているので、下面外周の面取加工時には、このような補正操作は不要である。
【００２２】
所定の外周加工が終了したら、サーボモータ２９を停止し、クランプシリンダ２３の空気圧を開放し、上ワーク軸１ａを上動させて、加工済レンズを加工済ワーク用のパレットへと搬出する。以上の動作を繰り返すことにより、レンズ芯取機において、レンズの厚さ測定、不良レンズの再加工品パレット又は不良品ボックスへの振り分け、合格レンズに対する外周加工が連続的に行われる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、レンズ芯取機のワーク軸上で、外周加工前に、加工しようとするレンズの厚さ測定及び不良レンズの前行程戻し又は排除を行うことができ、レンズの厚さ測定を別工程で行う必要がなくなるばかりでなく、不良レンズに対する加工が行われなくなるので、加工能率を向上させることができ、また、レンズの外周加工を個々のレンズの厚さ誤差を加味して、より正確に行うことができるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の芯取機の機構部分の一例を示す模式的な側面図
【図２】レンズホルダを断面にしてレンズの保持状態を示した説明図
【符号の説明】
1a 上ワーク軸
1b 下ワーク軸
３ 上ホルダ
４ 下ホルダ
５ レンズ
17 上軸受ケース
38 送りモータ
52 砥石軸ケース
53 ＮＣ装置
61 センサ
62 検出エッジ

Claims (1)

1. 同一軸線上に配置された軸方向位置固定の下ワーク軸(1b)及び上下動可能な上ワーク軸(1a)と、この上下のワーク軸の対向端に装着されたカップ状のホルダ (3,4) と、前記ワーク軸と平行なＺ方向及び切り込み方向であるＸ方向の移動量をＮＣ装置 (53) によって制御されて前記ホルダで挟持されたレンズ (5) の外周を加工する砥石 (6) とを備えた芯取機に、
   前記上ワーク軸又は上ワーク軸と共に昇降する部材 (17) の所定位置を検出するセンサ (61) を前記砥石と共に上下動する部材 (52) に装着し、前記ＮＣ装置 (53) にレンズ (5) の厚さの許容範囲を登録し、
   前記レンズ(5)を前記上下のホルダ(3,4)に光軸を一致させて挟持した後、前記センサで前記所定位置を検出し、当該検出したときの前記Ｚ方向の位置情報から、レンズ (5) の厚さ誤差 ( δ ) を測定し、
   厚さ誤差 ( δ ) が前記許容範囲内にあるかどうかをＮＣ装置に判定させ、許容範囲内であれば、前記砥石台の位置を測定された厚さ誤差 ( δ ) 分だけ補正して砥石 (6) でレンズ (5) の外周加工を行い、厚さ誤差 ( δ ) が許容範囲を＋側に超えていれば外周加工を中止してレンズ (5) を再加工品パレットへと搬出し、厚さ誤差 ( δ ) が許容範囲を−側に超えていれば不良品ボックスに排出することを特徴とする、レンズの外周加工方法。

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