JP4825388B2 - プリカッターおよびエッジャー装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、眼鏡レンズの製造に有用な装置に関する。特に、本発明は光学レンズのプリカットまたは縁形成に関する。
【０００２】
【発明の背景】
製造した眼鏡レンズを眼鏡フレームに整合させ取り付けできるようにレンズの縁を形成しなければならない。更に、光学プリフォーム或いは光学ウエハを用いるような製造工程では、中央の厚みをできるだけ薄くするためにその表面に１或いは複数の層を注入成形する前に、プリフォーム或いはウエハをプリカットするのが好ましい。
【０００３】
従来のプリカット（pre-cutter）装置およびエッジャー（edger）装置の殆どが、光学部品（即ちレンズ、プリフォーム、またはウエハ）を保持して位置決めするためのブロックに光学部品を取り付ける必要がある。ブロックを使用すると、切削加工または縁形成工程が完了した後にブロックを取り外さなければならないという不便さがある。更に、光学部品は接着剤でブロックに取り付けられるため、工程が終了したら光学部品を清掃しなければならない。これらの追加ステップは比較的複雑であるため、自動化するには比較的費用がかかる。
【０００４】
従来のプリカットおよびエッジャー装置はまた、その他の点で幾つかの不都合な点がある。具体的には、従来の装置は、操作者がそれぞれの位置で光学部品を取り付け、また取り外さなければならないため、効率が悪く高コストである。更に、光学部品をカットして特定のフレーム形状に一致させるためには、トレースデータが必要であるという問題点がある。更に、光学部品を手動で清掃しなければならない。以上のことから、従来のプリカットおよびエッジャー装置は効率が悪く高コストであることが理解できよう。
【０００５】
加えて、光学部品を製造する領域を実質的に粒子や研削屑が存在しない状態に維持することが重要である。縁形成やプリカットによる研削屑が製造領域を汚染しないようにするために、このような工程は、光学部品製造領域から隔離された領域で行わなければならない。
【０００６】
更に、従来の装置は通常、１光学部品当たりの最適サイクル時間が約６０秒である。従って、製造速度を上げるために通常は複数の装置を使用する。
【０００７】
上記した問題点の全て或いはその一部を解決するために、プリカット装置、エッジャー装置、またはこれら両方の装置を開発するのが理想的である。
【０００８】
【発明の説明および好適な実施の形態】
本発明は光学部品を加工するための装置に関する。「光学部品」とは、眼鏡レンズ、プリフォーム、または光学ウエハを指す。「プリフォーム」または「光学ウエハ」とは、眼鏡レンズの作製に適した光を反射できる光学的に透過性の製品を指す。
【０００９】
本発明の装置には、制御信号を生成するためのコントローラと、光学部品を保持するためにターンテーブルの外周或いはラインに近接して固定されたプラットフォームとが設けられている。ターンテーブルは、コントローラによって生成された制御信号に応じてプラットフォームを複数の処理ステーションの内の或る処理ステーションから別の処理ステーションに移動させるために回転可能になっている。別法では、コントローラの信号に応じてプラットフォームをラインに沿ってある処理ステーションから別の処理ステーションに移動するようにしてもよい。ターンテーブルの周囲或るいはラインに沿った複数の処理ステーションは、（１）被加工光学部品を受け取るための送入ステーションと、（２）光学部品の高さを測定し、光学部品の縁部に近接したその表面或るいは内部に設けられた向き表示マークを検出するためのスキャニングステーションと、（３）トレースデータ或いは記憶装置に保存された複数の所定の形状レシピから選択された或る形状レシピに基づいて光学部品の幾何中心に対して外周部を研削する研削ステーションと、（４）所定の形状レシピの直径と光学部品の直径とが一致するかを確認し、随意選択で研削した光学部品の縁に向き表示マークを設け直すノッチングステーションを随意選択で含む検査ステーションと、（５）洗浄および乾燥ステーションと、（６）加工した光学部品を受け取るための送出ステーションとを含む。「形状レシピ」とは、限定するものではないが実質的に円形構造、長円形構造、または卵形構造や、眼鏡フレームのトレースデータなどに実質的に一致する構造、およびそれらを組み合わせた構造を含む目的の形状または構造に光学部品を研削するために必要なパラメータのことである。
【００１０】
本発明は、上記した装置を用いた光学部品の加工方法にも関する。この自動で光学部品を加工するための方法には、移動手段を用いて送入ステーションの送入プラットフォームから光学部品を自動的に取り出すステップと、その光学部品をターンテーブルの外周或いはラインに近接して固定された回転可能なプラットフォーム上に配置するステップとを含む。光学部品は、プラットフォームと実質的に同一円心上に位置するように移動手段によって自動的に中心に配置される。次に、ターンテーブルを回転するか、またはプラットフォームを移動させて、光学部品がスキャニングステーションに位置するようにする。スキャニングステーションでは、第１のプローブで光学部品の前面をスキャンしてその絶対高さを測定する一方で、第２のプローブで光学部品の背面をスキャンしてその向き表示マークの位置を決定する。向き表示マークは光学部品の表面或いはその内部に設けられ得る。次に、ターンテーブルを回転させるか、或いはプラットフォームを移動させて光学部品を粗研削ステーションに配置し、そこで記憶装置に保存された複数の所定の形状レシピから選択された或る形状レシピに基づいて光学部品の外周部を研削する。次に、ターンテーブルを再び回転させるか、或いはプラットフォームを移動させて精密研削ステーションに配置し、そこで光学部品の外周部の最終部分を選択された形状レシピに基づいて第１の砥石車で研削し、次に、精密研削ステーションに光学部品を移動させ、そこで光学部品の外周部の最終研削を選択された形状レシピに基づいて第２の砥石車で研削する。第２の砥石車は第１の砥石車より細かい。
【００１１】
当分野の通常の技術を有する者であれば、限定するものではないが研削、カット、およびシェービングなどを含む様々な手段により光学部品の縁の形成或いはプリカットが可能であることを理解できよう。従って、説明を容易にするために加工手段として研削を用いているが、本発明の装置は、上記の全ての縁加工手段を含むことを理解されたい。
【００１２】
研削ステーションを実質的に研削屑が存在しないように維持するために、洗浄手段として液体（例えば水）、空気、またはそれらの組合せを用いる。砥石車が収容されている研削屑封入エンクロージャーの内壁を向いたアレイ状のノズルから洗浄手段をスプレーして洗浄する。光学部品の研削が終了したら、ターンテーブルを回転させるか、プラットフォームを移動させて光学部品を検査ステーションに配置する。この検査ステーションは、随意選択で向き表示マークに一致する位置の表面においてノッチを形成することを含む、選択された形状レシピの直径と光学部品の直径とが一致するかを確認するためのノッチングステーショを随意選択で含む。次に、光学部品を取り出して、洗浄および乾燥ステーションに移し、そこで光学部品を、洗浄手段を含むエンクロージャー内に収容された洗浄プラットフォームに配置する。洗浄手段を含むエンクロージャー内に隔離されている間に、光学部品を、空気、洗浄液、またはそれらの組合せを含む洗浄手段によって洗浄し、洗浄プラットフォームを洗浄手段を含むエンクロージャーの中心軸を中心に回転させて光学部品を乾燥させることができる。最終工程で、光学部品が洗浄プラットフォームから取り出され、送出ステーションに送られる。
【００１３】
図１は、本発明に従った好適なプリカッター／エッジャー装置５の平面図である。このプリカッター／エッジャー装置５は、（１）機械的な手段によって光学部品１の幾何中心を出し、（２）光学部品の高さおよび光学部品の縁に近接する向き表示マークを検出し、（３）幾何中心を中心として或いは別の部分を中心として光学部品を所定の直径にカットし、（４）光学部品の縁の向き表示マークを新しい縁に付け、（５）光学部品を洗浄し、必要に応じて乾燥させ、（６）光学部品の直径を確認する。図２に示されているように、プリカッター／エッジャー装置５は２つのフィンガー１０４を備えたグリッパー１０３とピボットアーム１０２とを有するメカニカルアームまたはロボットのような移送手段１０を含む。効率を高めるために、グリッパーは２つ以上の光学部品を掴むことができるように多数の面、好ましくは２面を有するようにすることができる。
【００１４】
図２を参照すると、移送手段１０がマウント１０５によってピボットアーム１０２に連結されている。光学部品１の外周部に対してフィンガー１０４を水平面において互いに移動させてグリッパーを開閉するために、シリンダー１０６などの開放手段を用いる。各フィンガー１０４の端部には一対の歯車１０７ａおよび歯車１０７ｂが設けられている。
【００１５】
図３は、光学部品１の外周部の周りに配置された一対の歯車１０７ａおよび歯車１０７ｂの拡大図である。図３に示されているように、光学部品１の製造時に射出成形材の入り口部分を除去するために、光学部品の外周部に平坦部１ａが形成され得る。これは当分野では周知である。平坦部１ａが存在するため、従来のグリップ装置による光学部品の中心の決定は不正確であった。本発明に従った歯車１０７ａおよび歯車１０７ｂは、平坦部１ａに関係なく光学部品１の中心を正確に検出するように設計されている。具体的には、ばねが備えられたピン１０８ａ，１０８ａ’，１０８ｂ，１０８ｂ’が、歯車１０７ａおよび歯車１０７ｂの外周に対して半径方向内側に延在する。
【００１６】
例として図３に平坦部１ａと接触しているピン１０８ｂが示されている。平坦部を含まない光学部品１の外周部に接触している歯車１０７ａの直径は、平坦部を含む光学部品１の周囲の部分に接触している歯車１０７ｂの直径より大きい。歯車は互いに依存して動く。従って、平坦部１ａを含まない光学部品１の外周部に接触した歯車１０７ａが、別の歯車１０７ｂが平坦部１ａに対して近づかないようにする。従って、これらの歯車により、グリッパーが光学部品の平坦部に対して強く閉じないようになり、それによって光学部品の中心を正確に決定することができる。
【００１７】
図示されているように、装置５は、送入ステーション１５、スキャニングステーション２５、粗研削ステーション３５、精密研削ステーション４０、随意選択でノッチングステーションを含む検査ステーション４５と、洗浄および乾燥ステーション５０、および送出ステーション５５を含む。装置５の動作は、まず、光学部品を手動で送入ステーション１５のプラットフォームに配置する。別法では、別個のロボット即ち移送手段を用いて光学部品を自動的にプラットフォームに配置することもできる。プラットフォームのセンサが、送入ステーション１５に光学部品が配置されたことを表す信号を生成する。この信号は、離れた中央処理装置６０に送られる。代替の実施形態では、この中央処理装置は装置内に配置され得る。中央処理装置６０から選択された有効なレシピ、および光学部品が送入ステーションに配置されたことを表すセンサからの指示とを受け取ると、光学部品を加工する準備ができたことを表す信号が生成される。
【００１８】
移送手段１０が、送入ステーション１５のプラットフォームから光学部品をピックアップし、ターンテーブル３０の外周部に近接して固定されたプラットフォームの中心と実質的に同一中心となるように前記プラットフォームに配置する。図６は、垂直方向に配置された一対の支持部材７０５および７１０によって両パッド７１５間に保持されたレンズ１が配置されたプラットフォームを示す。上側の支持部材７１０は固定されているが、下側の支持部材７０５はエアシリンダー７３０によって垂直方向に移動可能である。ばね７２５は、レンズと同心円上にある対応するパッドを備えた支持部材７０５を閉じた状態に維持する。レンズ１を配置する時は、支持部材７０５を邪魔にならないように下方に移動させてから、上側支持部材７１０に対応するパッド７１５と接触するように、グリッパーによって保持されているレンズを移動させる。次に、下側支持部材７０５およびそれに対応するパッド７１５をレンズと接触するように上方に移動させる。グリッパーがレンズをピックアップするとき、レンズの中心位置を出す。
【００１９】
図８に示されているように、光学部品１がスキャニングステーション２５に位置するようになるまでターンテーブル３０を回転させる。スキャニングステーション２５では、第１のプローブ９００ａが光学部品の前面をスキャンしその絶対高さを決定する一方で、第２のプローブ９００ｂがその光学部品をスキャンし向き表示マークの位置を決定する。向き表示マークは、光学部品の後面或るいはその内部に設けられ、その光学部品の周辺部即ち縁に近接している。表面にマークを設ける場合そのマークを突出させるのが好ましく、更に好ましくは光学部品の背面にマークを設け、突出部をその背面から約５０μｍ（０．０５ｍｍ）突出させる。プローブ９００ａおよびプローブ９００ｂは、例えば液圧式、好ましくはエアシリンダー９０５ａおよびエアシリンダー９０５ｂなどの任意の移動手段によって垂直方向に移動し、サーボモータ９１０によって半径方向に配置されている。
【００２０】
次に、ターンテーブル３０を回転させて、光学部品がスキャニングステーション２５から粗研削ステーション３５に移動するようにする。図４は、砥石車５０５を備えた粗研削ステーション３５の斜視図である。この砥石車５０５は、中央処理装置６０の記憶装置に保存された複数の指定された形状レシピから選択されたある形状レシピに従って指定の直径に光学部品の外周部をトリミングするために用いられる。別法では、指定されたレシピ或いはトレースデータを装置自体の内部記憶装置に保存し、キーボードやマウスを用いて入力できるようにしてもよい。砥石車５０５を、水平モータ５１５および垂直モータ５２０を用いてレンズに近接させ、適切に配置してからモータ５１０で駆動させる。光学部品の外周部の目的の部分を研削した後、ターンテーブル３０を回転させて、光学部品を精密研削ステーション４０に移動させ、そこで粗研削に用いた砥石車より細かい砥石車で光学部品の外周部の精密研削を行う。精密研削ステーションの構造は、異なった砥石車５０５を用いることを除けば図４に示されている粗研削ステーションに類似している。
【００２１】
光学部品の外周部の研削により発生する例えばポリカーボネート材などの粒子や研磨屑は、装置全体の効率を低下させ、最終的に装置の故障を招く恐れがある。従って、好ましくは光学部品や砥石車を湿らせずに研磨屑を湿らして、クリーンな加工領域を維持するのが理想的である。これは、図５の部分破断斜視図に示されているように、砥石車５０５、プラットフォーム７０５および７１０、および光学部品１を研削屑封入エンクロージャー６０５内に隔離することで達成できる。研削屑封入エンクロージャー６０５のリップ６２０がターンテーブル３０と整合し、光学部品および砥石歯車が封入される。光学部品の余分な外周部を研削している間、エンクロージャーの周辺部に沿って配置されたアレイ状のノズル６１０から空気、液体（例えばイオンが除去された水）、またはそれらを組み合わせたものをエンクロージャーの内壁に向けてスプレーする。研削粒子や研削屑を通路６１５を介して研削屑封入エンクロージャー６０５から排出する。粗研削ステーション３５および精密研削ステーション４０を１つの研削屑封入エンクロージャーに封入して、或いは粗研削ステーション３５および精密研削ステーション４０を別々の研削屑封入エンクロージャーにそれぞれ封入して、実質的に研磨屑の存在しない加工領域を維持する。
【００２２】
次に、ターンテーブル３０を回転させて、図９に示されているように、プリカッターの実施形態ではノッチングステーションを含み得る検査ステーション４５に移動させる。この位置では、装置が例えば機械的ローラー１０００を用いて光学部品１の直径を確認する。更に、プリカッターの実施形態では、スキャニングステーションで向き表示マークが検出された光学部品の外周部の正確な位置にノッチングホイール１００５を用いて刻み目を付ける。光学部品の外周部に近接した初めのマークが研削工程で研削されてしまうため、このように向き表示マークを再び形成する必要がある。ローラー１０００は垂直軸に沿っておよび半径方向に移動可能であり、ノッチングホイール１００５はモータ１０１０によって駆動され水平面において移動可能である。
【００２３】
次に、移送手段１０がターンテーブル３０のプラットフォーム７０５およびプラットフォーム７１０から光学部品を取り出し、図７に示されている洗浄（必要に応じて乾燥を伴う）ステーション５０に移送する。光学部品をステーション５０の垂直支持部材７０５および垂直支持部材７１０から取り外すために、グリッパーのフィンガーをレンズの周りに配置してから、光学部品がグリッパー１０３のみによって支持されるように下側支持部材７０５を下げる。ステーション５０では、洗浄するレンズ１が、大きさは小さいが図６に示した支持部材に類似している垂直方向に配置された一対の支持部材の間に挟持される。
【００２４】
２面型グリッパーなどの多面型グリッパーを用いる実施の形態では、洗浄および乾燥された第１の光学部品がステーション５０の支持部材に配置されたら、２面型グリッパーがこれから洗浄および乾燥する第２の光学部品を挟持しながら、第１の光学部品を洗浄および乾燥ステーション５０から取り出してから、洗浄する第２の光学部品を支持部材上に配置する。
【００２５】
光学部品がステーション５０の両垂直支持部材間に配置されたら、光学部品の両面を空気、洗浄液（例えばイオンを除去した水）、またはそれらの両方でスプレーする。サーボモータ８０５が中心軸８１５を中心に回転すると、光学部品が回転してその回転によって生じる遠心力により、研削屑および水が光学部品の表面上を滑るように流れ、次に研削屑封入エンクロージャー８１０の側面に衝当して通路内に流れ落ちるようにするために、垂直部材がサーボモータに接続された軸に同心円状に取り付けられるのが好ましい。
【００２６】
移送手段１０が、光学部品をステーション５０から送出ステーション５５のプラットフォームに移送する。具体的には、グリッパーのフィンガーを、支持部材７０５および支持部材７１０の間に挟持されている光学部品の外周部の周りに配置する。次に、支持部材７０５を垂直方向下方に移動させて、光学部品が両支持部材から解放されるようにし、光学部品がグリッパーのみによって支持されるようにする。光学部品を送出ステーション２０のプラットフォームに配置した後、移送手段１０を邪魔にならないように移動し、装置が光学部品の加工が終了したことを表す信号を中央処理装置６０に送る。光学部品が送出ステーション２０のプラットフォームからピックアップされるとその信号がリセットされる。
【００２７】
本発明のプリカッターまたはエッジャー装置は、光学部品をブロックに取り付ける必要のない装置を実現するという利点がある。更に、本装置は完全に自動化されており、サイクル時間が約１０秒である。本装置はまた、トレースデータの有無に拘わらず様々な直径に光学部品をプリカットまたは縁の形成ができる。本装置は、光学部品を自動で洗浄し、研削ステーションを実質的に研削屑が存在しない状態に維持する。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態に適用された、本発明の基本的な新規の特徴を図を用いて説明してきたが、例を示した装置の形態および詳細、並びに動作方法における様々な省略、置き換え、および変更が、本発明の概念および範囲を逸脱することなく可能であることを当分野の技術者であれば理解できよう。同様の効果を得るべく、実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を果たす、例えば上記した部材の全ての組合せ、ステップ、またはそれらの組合せが本発明の範囲内であることを明言する。記載した一実施形態から別の実施形態への部材の交換はまた、十分に意図されたものである。図面は必ずしも縮尺を表す必要はなく、概念を示すためのものであることを理解されたい。従って、本発明は添付の請求の範囲によってのみ規定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従った典型的なプリカット装置の平面図である。
【図２】 光学部品を保持した図１の装置の典型的な単面型移送手段の斜視図である。
【図３】 光学部品の外周部に配置された図２の移送手段の一対の歯車の拡大部分平面図である。
【図４】 図１の装置の典型的な粗研削ステーションの斜視図である。
【図５】 内部に砥石歯車が配置された典型的な研削屑封入エンクロージャーの部分破断斜視図である。
【図６】 ターンテーブル上に光学部品を支持するためのプラットフォームの拡大斜視図である。
【図７】 図１の装置の典型的な洗浄および乾燥ステーションの斜視図である。
【図８】 図１の装置の典型的なスキャニングステーションの斜視図である。
【図９】 図１の装置の典型的な検査およびノッチングステーションの斜視図である。

Claims (8)

1. 光学部品を加工するための装置であって、
   制御信号を生成するためのコントローラと、
   ターンテーブルとを含み、
   前記ターンテーブルが、その外周部に近接して固定された前記光学部品を支持するためのプラットフォームを含み、前記コントローラによって生成された制御信号に応じて、複数の処理ステーションの内の或る処理ステーションから別の処理ステーションにプラットフォームが移動するように回転可能になっており、
   前記複数の処理ステーションが、処理する前記光学部品を受け取るための送入ステーションと、前記光学部品の高さの測定および前記光学部品の縁に近接した向き表示マークの検出をするためのスキャニングステーションと、記憶装置に保存された複数の所定の形状レシピから選択された形状レシピに基づいて前記光学部品の幾何中心に対してその外周部を加工するための縁加工ステーションと、前記光学部品の直径が前記所定の形状レシピに一致しているかを確認するための検査ステーションと、洗浄および乾燥ステーションと、加工済み前記光学部品を受け取るための送出ステーションとを含み、
   前記スキャニングステーションが、
   前記光学部品の前面をスキャンしてその絶対高さを決定するための第１のプローブと、 前記光学部品をスキャンして前記向き表示マークの位置を決定するための第２のプローブとを含むことを特徴とする装置。
2. 前記検査ステーションが、研削された前記光学部品の縁部に向き表示マークを設け直すためのノッチングステーションを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記光学部品を前記プラットフォームに自動的に配置するため、および前記光学部品を前記プラットフォームから自動的に取り出すための移送手段を更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記移送手段が単面型であって、開いた位置から閉じた位置または閉じた位置から開いた位置に互いに移動可能な２つのフィンガーを備えたグリッパーを含むことを特徴とする
   請求項３に記載の装置。
5. 前記移送手段が２面型であって２つのグリッパーを含み、前記各グリッパーが開いた位置および閉じた位置に互いに移動する２つのフィンガーを備えていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 光学部品を自動で加工するための方法であって、
   （ａ）移送手段を用いて送入ステーションの送入プラットフォームから前記光学部品を自動で取り出すステップと、
   （ｂ）前記光学部品をターンテーブルの外周部に近接して固定されたターンテーブルプラットフォームに配置するステップと、
   （ｃ）前記移送手段を用いて前記ターンテーブルプラットフォームの中心と実質的に同一中心となるように、自動で前記光学部品を中心に配置するステップと、
   （ｄ）前記光学部品がスキャニングステーションに配置されるように前記ターンテーブルを回転させるステップと、
   （ｅ）第１のプローブを用いて前記光学部品の高さを決定するべく、前記光学部品の前面をスキャンするステップと、
   （ｆ）第２のプローブを用いて向き表示マークの位置を決定するべく、前記光学部品の背面をスキャンするステップとを含むことを特徴とする方法。
7. 更に、（ｇ）記憶装置に保存された複数の所定の形状レシピから選択された或る形状レシピに基づいて前記光学部品の外周部を研削するための研削ステーションに前記光学部品を配置するべく、前記ターンテーブルを回転させるステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記回転させるステップ（ｇ）が更に、
   （ｈ）前記光学部品を粗研削ステーションに配置するべく前記ターンテーブルを回転させるステップと、
   （ｉ）第１の砥石車を用いて、前記選択された形状レシピに基づいて前記光学部品の外周部を研削するステップと、
   （ｊ）前記光学部品を精密研削ステーションに配置するべく、前記ターンテーブルを回転させるステップと、
   （ｋ）前記第１の砥石車より細かい第２の砥石車を用いて、前記選択されたレシピに基づいて前記光学部品の外周部を研削するステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

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