JP4298416B2 - レンズの搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Description

この発明は、レンズの加工ラインに設けられるレンズの搬送装置及びレンズの搬送方法に関するもので、レンズ搬送時にレンズの外形の計測を可能にした搬送装置及び搬送方法に関するものである。

レンズの加工ラインには、レンズの外周加工装置が設けられており、この外周加工装置にレンズを搬入搬出する搬送装置が設けられている。一般的なレンズの加工においては、まずレンズの球面を加工し、その後、その球面によって定まる光軸を基準としてレンズの外周加工を行っている。このレンズの外周加工を行う装置を一般にレンズ芯取機と称している。

加工においては、工具の磨耗や機械の熱変形などにより、加工誤差が生ずるのを避けることができない。レンズ芯取機によるレンズの外周加工においても、砥石の磨耗その他の加工条件の変化によって、レンズの直径や真円度に誤差が生じ、当該誤差が許容精度内に収まっているかどうかを検査する必要がある。

従来の一般的なレンズ加工ラインにおいては、加工済レンズの人手による抜取り検査が行われていた。即ち、芯取機で外周を加工したレンズを適宜抜き取って、作業者がダイヤルゲージで複数方向の直径を測定し、その測定値からレンズの直径や真円度を求めて、レンズの合否を判定していた。

一方、レンズの外形計測を自動的に行う計測装置も提案されている。
特開昭６２−１３７５１０号公報

加工済レンズを抜取り検査によって人手で検査する従来手段では、レンズを抜き取ってダイヤルゲージを当てるなどの測定作業中にレンズに傷を付けて不良品を発生させる危険があること、レンズの加工及び搬送を自動化してもレンズの検査のための作業員を配置する必要があるために夜間の連続運転が困難であること、人手による計測では作業者の個人差や熟練度によって測定値にばらつきが生ずることなどの問題点があった。

このような問題は、レンズ加工ラインにレンズの自動計測装置を設けることで解決することができるが、そのような計測装置を新たに設置することは、設備コストの増大を招き、レンズの加工単価を増大させるという問題がある。

またレンズ加工位置でレンズの外形計測を行うと、計測時間中、レンズを加工位置に保持しておく必要があることから、加工サイクル中に計測待ち時間が生じ、加工能率が低下する問題がある。

この発明は、専用の計測装置を設けることなく、レンズの加工ライン上で加工前又は加工済レンズの直径、真円度などの外形の計測を可能にする技術手段を提供することにより、大きな経済的負担を生ずることなくレンズ加工ラインの無人連続運転を可能にすると共に、よりばらつきのない均一なレンズの計測を可能にすることを課題としている。

この発明は、レンズ加工機の加工位置にレンズの搬入及び／又は搬出を行うレンズ搬送装置にレンズの外形計測機能を持たせることにより、上記課題を解決したものである。レンズ加工機のワーク台（ストッカ）には、多数のレンズが搭載され、レンズ加工機に設けられたレンズ搬送装置は、ワーク台と加工機械の加工位置との間を往復して、ワーク台上のレンズを加工位置に受け渡している。従って、レンズ加工機のレンズ搬送装置は、ワーク台上に並べ置かれたレンズを順次搬送する必要があることから、搬送ヘッド１４をワーク台上の二次元平面内で順次移動させることができるように、ＮＣ装置２１で制御される２個の駆動源（一般的にはサーボモータ）１５、１６を備えている。

この発明は、レンズ加工機に設けられるレンズ搬送装置が上記のような構造を備えていることに着目してなされたもので、レンズ保持具２０を備えた搬送ヘッド１４と、当該搬送ヘッドを第１の方向及び当該第１の方向と略直交する第２の方向にそれぞれ移動させる数値制御可能な駆動源１５、１６と、これらの駆動源を制御する数値制御装置２１とを備え、レンズを前記レンズ保持具で保持して第１の位置から第２の位置へと搬送するレンズ搬送装置において、前記搬送ヘッドの移動領域内に、レンズの外周を突出させた状態で保持する受台２３が配置され、前記搬送ヘッドには、当該受台上に置かれたレンズないしこれに当接する部材２４の縁を光ビームで検出する検出端２２が装着され、前記数値制御装置は、前記検出端が前記縁を検出したときに前記それぞれの駆動源の位置信号を検出する検出手段と、当該検出された位置信号の複数値からレンズの外形を演算する演算手段とを備えているレンズの搬送装置を提供し、当該レンズ搬送装置によるレンズの搬送時にレンズの外形計測を行うことを可能にしたものである。

上記装置により実現されるこの発明のレンズの搬送方法は、請求項２に記載のように、第１の方向及び当該第１の方向と略直交する第２の方向に移動位置決めされる搬送ヘッド１４にレンズ保持具２０とレンズの縁を光ビームで検出する検出端２２とを装着し、前記搬送ヘッドの移動領域内の所定の位置にレンズの外周を突出させた状態で保持する受台２３を配置し、当該受台上に置かれたレンズを他の位置に搬送する際に前記保持具による当該レンズの保持に先立って、前記検出端が前記所定の位置を少なくとも第１のレンズ直径方向及び当該第１のレンズ直径方向と略直交する第２のレンズ直径方向に横切るように搬送ヘッド１４を移動させ、その移動時に前記検出端がレンズの縁を検出したときの搬送ヘッド１４の二次元座標の座標値を読取り、当該読取った複数の座標値から搬送する直前のレンズの外形を計測するというものである。

また請求項３のレンズの搬送方法は、搬送ヘッド１４の移動領域内に、レンズの外周を突出させた状態で保持する受台であって、当該レンズを径方向に挟持する芯出し板２４を備えた受台２３を配置し、搬送ヘッド１４にレンズ保持具２０と前記芯出し板の縁を光ビームで検出する検出端２２とを装着し、搬送途中のレンズを前記受台上に置き、前記芯出し板でレンズを挟持し、前記検出端が受台上を芯出し板の挟持方向に横切るように搬送ヘッド１４を移動させ、その移動時に前記検出端が芯出し板の縁を検出したときの搬送ヘッド１４の座標値を読取り、当該読取った複数の座標値から受台上のレンズの外形を計測し、次いで受台２３から所望の位置にレンズを搬送するというものである。

上記方法によるレンズの外形計測は、レンズの外周を突出させた状態で保持する受台２３上で行われる。レンズ芯取機の加工位置に設けられているレンズホルダ５、６は、レンズの外径より小径であるから、当該レンズホルダ上で上記方法によるレンズの外形計測を行うことができるが、計測に時間がかかると、加工サイクルが延び、加工能率が低下する。ワーク台上でレンズの計測を行うことができれば、加工済レンズを直ちにワーク台に搬出して計測を行ってやればよいので、加工サイクルが延びる虞はないが、ワーク台やその上でレンズを保持しているパレットの形状によっては、計測が不可能であったり、レンズの姿勢が安定しないために計測誤差が大きくなったりする。

好ましい１つの方法は、レンズ搬送装置の搬送路の途中にレンズを一時的に保持する受台２３を設けておき、加工済レンズを加工終了後直ちに加工位置から搬出して受台２３に置き、当該受台上で外形計測を行い、誤差が許容範囲内のものは受台２３からワーク台へと搬出し、誤差が許容範囲を小径側（−側）に外れたレンズは、不良品ボックス２５に搬出し、大径側（＋側）に外れたレンズは、再度加工機械の加工位置に供給して再加工するという方法である。

このような一時受台２３を設ける構造によれば、レンズ加工機によるレンズの外周加工中にレンズの計測を行うことができるので、加工能率を低下させる虞がなく、また専用の受台２３上で計測が行われるため、受台２３の形状やレンズの保持手段を計測に最も適したものとすることができる。受台２３上へのレンズの搬送は、加工機械にレンズを供給するためのレンズ搬送装置によって行われるので、装置コストの上昇は僅かである。

計測する際の測定点の数は、レンズに要求される精度によって異なる。真円度の計測が要求されないなら、レンズの外周３点の測定によって外径を計測することができる。またＶ形辺を設けた芯出し板を介して計測するときは、２点の検出によって外径を計測することができる。レンズの各方向の直径や真円度について高い精度の計測が要求されるときは、測定点を多くとる必要があり、検出端２２を複数の方向に走行させて、多数の測定点でレンズの縁の座標を読取る必要がある。

検出端２２は、被計測レンズの直径方向に移動させるのが最も好ましいが、移動軌跡自体はそれほど正確である必要はない。レンズの縁を直接検出して計測するときは、検出した各点での二次元座標の検出値が正確であることが重要である。そのためには、検出端２２を被計測レンズの縁と直交する方向に移動させながら、レンズの縁を検出したときの二次元座標を読取るようにするのがよい。

なお、センサの特性として、検出端２２をレンズに向かう方向に移動させたときとレンズから離れる方向に移動させたときとで、計測値に偏差が生ずるような場合には、検出端２２の移動方向に応じた補正値を予め求めておいて、読取った座標値の補正を行うか、あるいは、正しく検出される方向に検出端が移動しているときの検出値のみを測定データとするなどの処置を講ずる必要があることは当然である。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図１は、Ｘ−Ｙ型のレンズ搬送装置を備えたレンズ芯取機の一例を模式的に示した要部の斜視図である。図中、１はレンズ芯取機の要部、２はレンズ搬送装置の要部である。３はレンズ４の加工位置で、対向端にカップ状のレンズホルダ５、６を装着した上下のワーク軸７、８が上ワーク軸７を上下動可能にして、同一の回転軸線上に設けられている。加工位置３へ搬入されたレンズ４は、上ワーク軸７の下動動作によって上下のレンズホルダ５、６で挟持され、上下のワーク軸７、８の同期回転によって回転駆動され、隣接位置に配置された回転砥石９によって外周４ｄの研削加工が行われる。

ワーク加工位置３に隣接して設けられたワーク台１０には、多数のレンズ４をマトリクス状に搭載したパレット１１が複数個載置されている。ワーク台１０の図で右奥側の辺の上方に固定のガイドビーム１２が装架されており、このガイドビームに沿って移動自在にアーム１３の基端が装着されている。アーム１３は、基端をガイドビーム１２に支持されて、ワーク加工位置３側へと前方に延び、このアーム１３に沿って移動自在に搬送ヘッド１４が装着されている。即ち、ガイドビーム１２には、その長手方向に沿ってガイドレールと第１サーボモータ１５で回転駆動される送りねじとが設けられ、アーム１３の基端は、当該送りねじと螺合して、第１サーボモータ１５の正逆回転により、ガイドビーム１２に沿って平行に往復移動する。一方、アーム１３には、その長手方向に沿ってガイドレールと第２サーボモータ１６で回転駆動される送りねじとが設けられ、搬送ヘッド１４は、当該送りねじに螺合して、第２サーボモータ１６の正逆回転により、アーム１３に沿って往復移動する。

搬送ヘッド１４の前面（ワーク加工位置３側を向く面）には、２個の昇降シリンダ１７が平行に装着されており、各昇降シリンダによって個別に上下動する長短のフィンガ１８、１９が設けられている。各フィンガ１８、１９の先端には、レンズ上面を吸着して保持する保持具２０が取付けられている。２個の保持具２０の一方は加工前レンズの搬送用であり、他方は加工済レンズの搬送用である。フィンガ１８、１９を長短にして２つのレンズ保持具２０をアーム１３の長手方向に並べて配置したのは、加工位置３から加工済レンズを取り上げて加工前レンズを載置する動作が、搬送ヘッド１４のアーム１３に沿う方向の移動のみで行われるようにするためである。

第１及び第２サーボモータ１５、１６は、ＮＣ装置２１によって制御されており、ＮＣ装置２１は、搬送ヘッド１４の位置を各サーボモータ１５、１６の原点からの回転量によって認識している。搬送ヘッド１４には、下向きに光ファイバセンサ２２が搭載されており、この光ファイバセンサの信号がＮＣ装置２１に送られている。

レンズ保持具２０の移動領域内で、かつ光ファイバセンサ２２の移動領域内の適宜な箇所に、レンズを一時的に載置するための受台２３が設けられている。この受台２３は、必要により負圧でレンズを吸着可能な構造とし、加工位置３との相対位置関係を正確な位置関係にして設けられている。受台２３の上面を挟む両側に、Ｖ形の先端辺を対向させた一対の芯出し板２４と、この芯出し板を同期開閉する図示しないシリンダとが設けられている。受台２３上のレンズは、この芯出し板で外周を挟むことにより、受台２３上の定位置に位置決めされる。

なお図示の装置は、径の異なる２種類のレンズを並行加工可能にするため、２個の受台２３と４個の不良品ボックス２５とを備えている。

次に図２ないし４を参照して、この発明による加工済レンズの外形計測について説明する。図２に示すように、加工前レンズを搭載したパレット１１ｂから、加工前レンズ４ｂがレンズ保持具２０で吸着されて、受台２３上に搬送される。受台２３上に置かれたレンズは、芯出し板２４で挟まれて芯出しされ、再びレンズ保持具２０に吸着され、加工位置３へと搬送される。加工位置に搬送されたレンズは、図２に示すように、上ワーク軸７の下降動作により、上下のレンズホルダ５、６で挟持された状態で回転駆動され、隣接配置された回転砥石９で外周加工される。加工が終了したら、上ワーク軸７が上動し、加工済レンズは、レンズ保持具２０によって受台２３上へと搬送される。加工されるレンズは、レンズ加工位置３で正確に芯出しされるので、受台２３と加工位置３の相対位置関係を正確に設定しておけば、ＮＣ装置２１によるサーボモータ１５、１６の制御により、加工済レンズ４ａを受台２３に正確に載置することが可能である。

加工済レンズ４ａを受台２３上に載置したあと、図３に示すように、光ファイバセンサ２２が受台２３上に来るように搬送ヘッド１４が移動する。そして、図４に示すように、サーボモータ１５、１６の制御による搬送ヘッド１４の移動により、光ファイバセンサ２２を図４の矢印方向に移動させ、その移動軌跡と加工済レンズ４ａの縁が交差する点でレンズの縁の検出信号が光ファイバセンサ２２からＮＣ装置２１へと送られる。ここで図４（ａ）は、レンズの縁の４点を測定する例を示した図であり、同（ｂ）は８点を測定する例を示した図である。前述したように、精度の高い計測を行うためには、より多くの測定点が必要である。光ファイバセンサ２２からレンズの縁の検出信号が出力されたとき、ＮＣ装置２１が搬送ヘッド１４の座標を読取ることによって、複数の測定点相互の二次元座標上での相対的な位置関係を読取ることができる。被計測レンズ４ａの直径や真円度は、複数の測定点の相対的な二次元座標から数学的な演算で求めることが可能である。

図１に示す芯取機は、レンズを受台２３上で芯出しするための一対の芯出し板２４を備えているので、この芯出し板２４でレンズを挟んだ状態でレンズの外形計測を行うこともできる。図５はその例を示す平面図で、受台２３に置かれた加工済レンズ４ａを対向する芯出し板２４のＶ形の先端辺で挟み、その挟む方向と平行な方向に搬送ヘッド１４を移動させる。これにより、光ファイバセンサ２２が図５の矢印方向に移動し、その移動軌跡と芯出し板２４の縁が交差する点で検出信号が光ファイバセンサ２２からＮＣ装置２１へと送られる。

実用的には、予め外形の正確なマスタレンズを挟んで両側の交差点間隔Ｅを計測してＮＣ装置に記憶しておき、加工済レンズ４ａを計測したときの交差点間隔と記憶値との差から、レンズの外径誤差を演算する。芯出し板２４の先端辺のＶ字の頂角を１２０度とすれば、レンズの外径誤差は、交差点間隔Ｅの記憶値からの偏差量に３の平方根を乗じて２で割った値となる。

この外形の計測により、誤差が許容範囲内にあるレンズは、レンズ保持具２０により、加工済レンズ用のパレット１１ａへと搬出される。再加工することができない不良レンズは、レンズ保持具２０により不良品ボックス２５へと排出される。このような動作を、加工前レンズパレット１１ｂからのレンズ取り出し位置を１ピッチずつずらしながら、かつ加工済レンズ用パレット１１ａへの搬出位置を１ピッチずつずらしながら繰り返すことによって、多数のレンズの加工と外形計測とが行われる。

なお、レンズの外形を抜取り検査で行うときは、例えば１０個なら１０個毎に加工済レンズを受台２３上に載せて計測を行う。計測を行わないレンズは、加工位置３から直接加工済レンズ用パレット１１ａへと戻される。レンズの測定点を多くすると精度の高いレンズの計測が可能であるが、測定に時間がかかる。加工前レンズの芯出し用の受台を外形測定用の受台２３とは別に設けてやれば、次に抜取り検査されるレンズが加工されるまでの間、被計測レンズを受台２３上に置いておくことができるので、レンズ搬送装置が加工待ちとなる時間を利用して、複数の測定点を分割して測定することにより、測定時間が加工時間より長くなるときでも、加工能率を低下させないで精度の高い抜き取り検査を行うことができる。

実施例装置の要部を示す斜視図 図１の装置におけるレンズ搬送を示す模式的な側面図 レンズ計測時の検出端とレンズの側面図 レンズ計測時の検出端の移動を説明する平面図 図３、４と異なる態様での計測を説明する平面図

符号の説明

14 搬送ヘッド
15 第１サーボモータ
16 第２サーボモータ
20 保持具
21 ＮＣ装置
22 光ファイバセンサ

Claims (3)

1. レンズ保持具(20)を備えた搬送ヘッド(14)と、当該搬送ヘッドを第１の方向及び当該第１の方向と略直交する第２の方向にそれぞれ移動させる数値制御可能な駆動源(15,16)と、これらの駆動源を制御する数値制御装置(21)とを備え、レンズを前記レンズ保持具で保持して第１の位置から第２の位置へと搬送するレンズ搬送装置において、
   前記搬送ヘッドの移動領域内に、レンズの外周を突出させた状態で保持する受台(23)が配置され、前記搬送ヘッドには、当該受台上に置かれたレンズないしこれに当接する部材(24)の縁を光ビームで検出する検出端(22)が装着され、
   前記数値制御装置は、前記検出端が前記縁を検出したときに前記それぞれの駆動源の位置信号を検出する検出手段と、当該検出された位置信号の複数値からレンズの外形を演算する演算手段とを備えている、レンズの搬送装置。
2. 第１の方向及び当該第１の方向と略直交する第２の方向に移動位置決めされる搬送ヘッド(14)にレンズ保持具(20)とレンズの縁を光ビームで検出する検出端(22)とを装着し、前記搬送ヘッドの移動領域内の所定の位置にレンズの外周を突出させた状態で保持する受台(23)を配置し当該受台上に置かれたレンズを他の位置に搬送する際に前記保持具による当該レンズの保持に先立って、前記検出端が少なくとも前記受台上のレンズの第１の直径方向及び当該第１の直径方向と略直交する第２の直径方向に横切るように搬送ヘッド(14)を移動させ、
   その移動時に前記検出端がレンズの縁を検出したときの搬送ヘッド(14)の二次元座標の座標値を読取り、当該読取った複数の座標値から搬送する直前のレンズの外形を計測することを特徴とする、レンズの搬送方法。
3. 搬送ヘッド(14)の移動領域内に、レンズの外周を突出させた状態で保持する受台であって、当該レンズを径方向に挟持する芯出し板(24)を備えた受台(23)を配置し、搬送ヘッド(14)にレンズ保持具(20)と前記芯出し板の縁を光ビームで検出する検出端(22)とを装着し、搬送途中のレンズを前記受台上に置き、前記芯出し板でレンズを挟持し、前記検出端が受台上を芯出し板の挟持方向に横切るように搬送ヘッド(14)を移動させ、その移動時に前記検出端が芯出し板の縁を検出したときの搬送ヘッド(14)の座標値を読取り、当該読取った複数の座標値から受台上のレンズの外形を計測し、次いで受台から所望の位置にレンズを搬送することを特徴とする、レンズの搬送方法。

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