JP4841257B2 - 眼鏡レンズ周縁加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡レンズの周縁を眼鏡フレームのレンズ枠に合うように加工する眼鏡レンズ周縁加工装置に関する。

眼鏡レンズの周縁を眼鏡フレームのレンズ枠に合うように加工する眼鏡レンズ加工装置においては、レンズ回転軸に保持された眼鏡レンズの周縁を砥石等の加工具により加工する。ガラスレンズやプラスチックレンズの加工時には、主にレンズの加工部分を冷却すると共に、加工屑を取り除くために冷却水（加工水）を供給する。冷却水の供給方法としては、タンクに貯水した冷却水をポンプにより汲み上げて加工部分に供給し、加工に使用した排水を再び貯水タンクに導入する循環式タイプがある（例えば、特許文献１参照）。また、水道から直接供給する水道直結タイプもある。
特開２００２−２９２５６３号公報

ところで、循環式タイプ循環式タイプの冷却水の供給においては、眼鏡レンズの加工を連続して多数行うと、タンクに排水される冷却水の温度が上昇し、これが再びレンズの加工時に供給される。冷却水の温度が高くなった場合、加工中のレンズが膨張することによって、加工データ通りにレンズを加工したとしても、加工後にレンズが収縮し、結果的に仕上がりサイズが小さくなる。特に、ヤゲン加工の場合には、ヤゲンの仕上がりサイズが小さくなると、眼鏡フレームの枠入れのフィット感が悪くなる。
このような問題の対応として、サイズを若干大きめに加工しておき、二度擦り加工等で微調整を行っていた。あるいは、貯水タンクに冷却材を入れたり、貯水タンクの冷却水を取り換えたり、冷却装置を使用して冷却水の温度上昇を抑えたりする例もあった。しかし、二度擦り加工は作業者にとって手間であり、加工品質も作業者に依存しやすい。冷却水の温度上昇を抑える方法においても、冷却材又は冷却水の交換の手間やその管理が面倒であったり、冷却装置を準備するコストが掛かる。水道直結タイプにおいても、冷却水の温度が季節変動する。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、手間を省いてサイズ精度の高いレンズ加工が行える眼鏡レンズ周縁加工装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 玉型データ及びレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、眼鏡レンズを保持するレンズ回転軸と仕上げ加工具の回転軸との軸間距離を変動する軸間距離手段と、入力されたデータに基づいて眼鏡レンズの仕上げ加工軌跡を演算して動径角毎の前記軸間変動手段の軸間距離データを含む眼鏡レンズの仕上げ加工データを演算する仕上げ加工演算手段とを備え、レンズ回転軸に保持された眼鏡レンズの周縁を加工具により加工する際に、冷却水供給手段からの冷却水を供給しながら眼鏡レンズの周縁を粗砥石により粗加工した後、前記仕上げ加工データに基づいて仕上げ加工具により仕上げ加工する眼鏡レンズ周縁加工装置において、前記冷却水供給手段により供給される冷却水の温度を検知する温度検知手段と、検知された温度に基づいて前記仕上げ加工データを補正する補正手段であって、冷却水の温度変化に対する仕上げ玉型の動径長の補正量情報を記憶するメモリを有し、検知された温度と前記仕上げ加工軌跡とに基づいて仕上げ加工軌跡の動径角毎に検知温度に対する動径長の補正量を前記メモリに記憶された補正量情報から設定し、設定された補正量に基づいて動径角毎に軸間距離の仕上げ加工データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、手間を省いてサイズ精度の高いレンズ加工が行える。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は眼鏡レンズ周縁加工装置の概略構成図である。加工装置本体１に眼鏡枠形状測定装置２が接続されている。眼鏡枠形状測定装置２としては、本出願人による特開２０００−３１４６１７号公報等に記載したものが使用できる。加工装置本体１の筐体内に加工部が配置されている。被加工レンズＬＥは、キャリッジ１１０が持つ２つのレンズ回転軸１１１Ｒ，１１１Ｌに保持され、砥石回転軸１５０に取り付けられた加工具である砥石１５１により研削される。加工機構については後述する。加工装置本体１の内部は、レンズ回転軸１１１Ｒ，１１１Ｌに保持されるレンズＬＥと砥石１５１を取り囲む形で、防水カバー１６１によって加工室１６０が形成されている。１６２は加工室１６０の扉であり、レンズ加工時には閉ざされる。加工室１６０には、砥石１５１により研削加工されるレンズＬＥの加工面に冷却水を噴射するノズル１６３が延びている。ノズル１６３には給水口１６５から延びたパイプ１６４が接続されている。

加工装置本体１の下には、冷却水を貯水するタンク５０１を持つタンクユニット５００が置かれている。タンク５０１の蓋５０２には給水ポンプ５０５が設置されている。吸水ポンプ５０５からは下方に延びる吸水パイプ５０６が取り付けられている。また、吸水ポンプ５０５と本体１の給水口１６５とは、送水ホース５０８により接続されている。また、本体１の防水カバー１６１の下部にある排水口には排水ホース５１０が接続され、排水ホース５１０はタンク５０１に延びている。吸水ポンプ５０５の駆動により吸水パイプ５０６を介して給水された冷却水は、送水ホース５０６，給水口１６５，パイプ１６４を経て、ノズル１６３からレンズＬＥの加工面に向けて噴射される。ノズル１６３から噴射された冷却水と加工により発生した加工屑は、防水カバー１６１によって受けられ、排水ホース５１０によりタンク５０１内に導かれる。タンク５０１に戻された排水は、再び冷却水として使用される。

本体１の給水口１６５には、冷却水の温度を検知するための温度センサ１８０が取り付けられている。温度センサ１８０の取り付け位置は、レンズ加工時にレンズ加工面に供給される冷却水が流れる通路であれば、本体１内の他の位置であっても良い。また、タンク５０１に貯水された冷却水に接する位置に温度センサ１８０を設置しても良い。温度センサ１８０により検知された冷却水の温度は、レンズ加工時のサイズ補正に利用される。

図２は、加工装置本体１の内部に配置される加工部の概略構成図である。砥石１５１は、ガラス用粗砥石１５１ａ、プラスチック用粗砥石１５１ｂ、仕上用砥石１５１ｃの３つの砥石から構成される。砥石１５１ｃは、ヤゲン形成用のＶ溝及び平坦加工面を持つ。砥石回転軸１５０はベルト等の回転伝達機構を介してモータ１５３により回転される。

キャリッジ１１０の左腕側１１０Ｌには、レンズ回転軸１１１Ｌの軸線を中心に回動自在なモータ取付用ブロック１１４が取り付けられている。このブロック１１４にレンズ回転用のモータ１１５が設けられており、ギヤ等を介してモータ１１５の回転がレンズ回転軸１１１Ｌに伝達される。また、レンズ回転軸１１１Ｌの回転は、キャリッジ１１０の内部に配置された回転伝達機構により、キャリッジ１１０の右腕１１０Ｒ側に配置されたレンズ回転軸１１１Ｒに伝達され、レンズ回転軸１１１Ｌとレンズ回転軸１１１Ｒとが同期して回転される。また、キャリッジ１１０の右腕１１０Ｒ側には、レンズ回転軸１１１Ｒをその軸方向に移動させるチャック用モータ１１２が取り付けられている。

加工に際しては、レンズＬＥの前面（前側屈折面）に固定治具であるカップを粘着テープにより軸打ちして固定しておき、カップの基部をレンズ回転軸１１１Ｌが持つカップ受けに装着する。レンズ回転軸１１１Ｒの前側先端にはレンズ押さえが固定されている。レンズ回転軸１１１Ｒは、キャリッジ１１０の右腕１１０Ｒの内部に配置された移動機構によりレンズ回転軸１１１Ｌの方向に移動可能に保持されている。モータ１１２に回転によりレンズ回転軸１１１ＲがレンズＬＥ側に移動されると、レンズＬＥは２つのレンズ回転軸１１１Ｌ，１１１Ｒによりチャキングされる。

また、キャリッジ１１０はレンズ回転軸１１１Ｌ，１１１Ｒと平行なキャリッジシャフト１３０に対して回転摺動自在になっており、モータ１３２を駆動させることにより移動アーム１３１と共に左右方向（Ｘ軸方向）に移動される構成とされている。移動アーム１３１には揺動ブロック１４０が、砥石回転軸１５０の中心と一致する軸線を中心に回転可能に取り付けられている。揺動ブロック１４０にはキャリッジ昇降用のモータ１４１と送りネジ１４２が取り付けられており、モータ１４１の回転はベルト等を介して送りネジ１４２に伝達される。送りネジ１４２の上端には、モータ取付用ブロック１１４の下端面に当接するガイドブロック１４３が固定されている。ガイドブロック１４３は揺動ブロック１４０に植設された２本のガイド軸１４５に沿って移動される。モータ１４１の回転によりガイドブロック１４３の上下位置を変化させることができる。このガイドブロック１４３の移動によりキャリッジ１１０はキャリッジシャフト１３０を回転中心にして上下方向（レンズ回転軸と砥石回転軸１５０との軸間距離を変動させる方向、以下、Ｙ軸方向とする）に移動される。なお、キャリッジ１１０と移動アーム１３１との間には、図示を略すバネが張り渡されており、キャリッジ１１０は常時下方に付勢され、レンズＬＥが砥石１５１に押し付けられる。このキャリッジ機構は、特開2001-18155号公報等に記載されている周知のもが使用できる。

キャリッジ１１０の後方には、レンズ形状測定部３００が配置されている。図３は、レンズ形状測定部３００（レンズのコバ位置測定機構）の概略構成図である。シャフト３０１の右端には、レンズ後面測定用の測定子３０３を持つアーム３０５が固定されている。また、シャフト３０１の中央部には、レンズ前面測定用の測定子３０７を持つアーム３０９が固定されている。測定子３０３の接触点と測定子３０７の接触点を結ぶ軸線は、レンズ回転軸１１１Ｌ，１１１Ｒの軸線と平行な関係となっている。シャフト３０１はスライドベース３１０と一体的に、レンズ回転軸１１１Ｌ，１１１Ｒの軸線方向に移動可能とされている。スライドベース３１０の左右方向（Ｘ軸方向）の移動は、スライドベース３１０を原点位置に付勢するバネ及びエンコーダ等を持つ検知ユニット３２０により検知される。

レンズ前面形状の測定時には、レンズＬＥを図３上の左方向に移動させ、レンズＬＥの前面に測定子３０７を接触させる。測定子３０７には検知ユニット３２０が持つバネにより常にレンズ前面に接触するように力が働く。この状態で、レンズＬＥを回転させつつ、玉型形状の動径情報に従ってキャリッジ１１０を上下移動させることにより、レンズＬＥの前面屈折面のコバ位置が検知される。同様に、レンズ後面形状の測定時には、レンズＬＥを図３上の右方向に移動させてレンズＬＥの後面に測定子３０３を接触させる。レンズＬＥを回転させながら動径情報に従ってキャリッジ１１０を上下移動させることにより、レンズＬＥの後面屈折面のコバ位置が検知される。

装置本体１の手前側に面取り加工部４００が配置されている。面取り加工部４００は本発明と関係が薄いので、説明は省略する。

図４は、本装置の制御系ブロック図である。加工装置本体１が持つ制御部５０に眼鏡枠形状想定装置２、タッチパネル式のディスプレイ１０、加工のスタートスイッチ等を持つスイッチ部２０、メモリ５１、加工部の各モータ、レンズ形状測定部３００、温度センサ１８０、吸水ポンプ５０５等が接続されている。

次に、本システムの動作を説明する。ここでは、ヤゲン仕上げ加工する場合を説明する。眼鏡レンズを枠入れする眼鏡フレームのレンズ枠の三次元形状を眼鏡枠形状測定装置２により測定する。測定装置２により得られた玉型形状データを含む三次元枠形状データは、ディスプレイ１０に表示されている所定のスイッチを押すことによりデータメモリ５１に入力される。ディスプレイ１０には左右の玉型形状データに基づく玉型の図形が表示され、レイアウトデータ及び加工条件を入力可能になる。操作者は、ディスプレイ１０の入力欄５０１（図４参照）に表示されるスイッチにより、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、レンズの材質、フレームの材質、加工モード（ヤゲン加工、平加工）等の加工条件を入力する。ここでは、レンズの材質としてプラスチックが入力され、加工モードとしてヤゲン加工が選択された場合を説明する。

加工に必要なデータの入力ができたら、未加工のレンズＬＥをレンズ回転軸１１１Ｌ，１１１Ｒによりチャッキングし、スイッチ部２０のスタートスイッチを押して装置を作動させる。制御部５０は、入力された玉型形状データ及びレイアウトデータにより、レンズ回転軸を中心とした新たな玉型形状データ（ｒσｎ ，ｒθn ）（n ＝１，２，…，Ｎ）を得る。ｒσｎ は玉型形状の動径長、ｒθn は玉型の動径角である。制御部５０は、レンズ形状測定部３００を作動させ、この玉型形状データに基づいて動径角毎のレンズのコバ位置を測定する。その後、制御部５０は、所定のプログラムに従いコバ位置情報に基づいてレンズＬＥに形成する仕上げ用のヤゲン軌跡データを求めるヤゲン計算を行う。ヤゲン軌跡データは、例えば、コバ厚を所定の比率（３：７等）で分割するようにヤゲン頂点を動径全周に配置する。これから、ヤゲン軌跡データ（ｒσｎ ，ｒθn ，ｙｚｎ）（n ＝１，２，…，Ｎ）が求められる。ｙｚｎは、レンズ回転軸方向（Ｘ軸方向）の基準位置からの位置データである。

仕上げ軌跡データであるヤゲン軌跡データが得られたら、次に、仕上げ加工データを求める。レンズＬＥの動径方向の仕上げ加工データは、ヤゲン砥石１５１cの半径を基にしてレンズＬＥを回転したときの加工点を求め、このときの砥石回転軸１５０の回転中心とレンズＬＥの加工中心（レンズ回転軸の中心）との軸間距離Ｌを計算することにより得られる。その計算は以下のように行う。２次元玉型形状データ（ｒσｎ ，ｒθn ）を、以下の式１に代入して、Ｌの最大値を求める。Ｒは砥石半径である。

上記の計算で（ｒσｎ ，ｒθn ）を微小な任意の単位角度だけ加工中心を中心に回転させ、そのときのＬの最大値を求める。この回転角をξｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とし、全周に亘ってこの計算を行うことにより、ぞれぞれの回転角ξｉにおけるＬの最大値をＬｉ、その時の動径角ｒθnをΘｉとする。これにより、レンズ回転角ξｉに対する仕上げ加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Θｉ）（ｉ＝１，２，……，Ｎ）が得られる。ヤゲン加工のレンズ回転軸方向の加工点は、動径角Θｉに対応するｙｚｎとなる。

粗加工データは、仕上げ加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Θｉ）に対して所定の加工代分だけ大きくしたデータとして計算する。

粗加工データが得られると、制御部５０は加工シーケンスに従ってキャリッジ１１０をＸＹ方向に移動させるモータ、レンズ回転のモータの駆動を制御し、レンズＬＥの周縁を粗砥石１５１ｂにより粗加工する。粗加工時には、吸水ポンプ５０５が駆動され、タンク５０１から給水された冷却水は、給水口１６５等を経て、ノズル１６３からレンズＬＥの加工面に向けて噴射される。この粗加工時、給水口１６５に取り付けられた温度センサ１８０により冷却水の温度が検知され、その検知信号は制御部５０に入力される。

ここで、多数のレンズを連続的に加工していた場合、タンク５０１内の冷却水の温度が上昇する。図５は、加工枚数に対する冷却水の温度特性を実験により調べた結果である。加工開始前のとき１０度程であった温度は、加工枚数が増えるに従って上昇し、１００枚加工したときには３０度付近まで上昇していた。

図６は、プラスチックレンズ（通常の材質ＣＲ−３９）についての温度変化に対するレンズの仕上がりサイズの誤差を調査した結果である。グラフＡは玉型形状を直径４５mmとしたときの仕上がりサイズの誤差を示し、グラフＢは玉型形状を直径５４mmとしたときの仕上がりサイズの誤差を示す。冷却水の温度上昇にともなって仕上がりサイズの誤差が増大している。また、玉型形状のサイズ（動径長）が大きくなると、熱膨張による変化量が大きくなるので、仕上がりサイズの誤差も大きくなっている。

従って、仕上げ加工時には、冷却水の温度に応じて仕上げ加工データ（仕上げ加工軌跡の場合も含む）を補正する。また、この補正に際して、玉型形状（動径長）に応じてサイズの補正量を変化させる。冷却水の温度及び玉型形状に対する仕上げサイズの補正量をテーブル化して予めメモリ５１に記憶しておき、加工時の冷却水温度と仕上げ玉型形状に基づいてメモリ５１から補正量を呼び出して設定する。

なお、レンズの材質がガラスの場合、熱膨張率は小さいので、冷却水の温度変化によるサイズ誤差はほとんどななかった。従って、レンズの材質がガラスである場合は、補正量０とすれば良い。また、レンズの材質が高屈折プラスチックの場合、冷却水の温度変化によるサイズ変化は通常のプラスチック（ＣＲ−３９）とほぼ同じか、僅かに小さかった。レンズ材質によって熱膨張率が大きく変化するものは、上記と同様に冷却水の温度及び玉型形状（動径長）に対する仕上げサイズの補正量をテーブル化して予めメモリ５１に記憶しておけば良い。

再び、レンズ加工の動作の説明に戻る。制御部５０は、温度センサ１８０により冷却水の温度が検知されると、レンズの材質と粗加工前に算出した仕上げ加工軌跡の動径長に基づき、メモリ１５１に記憶されたテーブルから仕上げ加工玉型の動径角毎に補正量ΔＲを設定する。仕上げ加工の補正としては、加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Θｉ）の動径角Θｉに軸間距離Ｌｉを補正量ΔＲで補正した加工データを求める。又は、仕上げヤゲン軌跡データの仕上げ玉型軌跡データ（ｒσｎ ，ｒθn ）にて、動径角ｒθn 毎にｒσｎを補正量ΔＲで補正したヤゲン軌跡データを求めた後、再度上記の式１にて仕上げ加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Θｉ）（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を計算しても良い。

制御部５０は、粗加工が終了すると、補正された仕上げ加工データに基づいてキャリッジ１１０をＸＹ方向に移動させる各モータ、レンズ回転のモータの駆動を制御し、粗加工されたレンズＬＥの周縁を仕上げ砥石１５１ｃによりヤゲン加工する。ヤゲン加工時も冷却水がレンズ加工面に供給される。加工時に供給される冷却水の温度に基づいて仕上げ加工のサイズを補正したことにより、加工後にレンズが収縮して常温に戻った際にも予定通りのサイズに仕上げることができる。これにより、サイズ精度の高いレンズ加工ができる。

上記の実施形態では、冷却水の温度上昇による仕上がりサイズを補正したが、加工室１６０の内部の温度上昇による影響についても補正すると、さらに好ましい。多数のレンズを連続的に加工すると、加工枚数が増えるに従って加工室１６０の温度が常温より上昇する。その温度は１０度以上変化することもある。特に、レンズの材質がポリカーボネイト等のように、粗加工時及び仕上げ加工時に冷却水を使用できないレンズの場合には、多数のレンズを連続的に加工することによって、加工室１６０の温度がさらに大きく変化する（２０度以上変化する場合もある）。加工室１６０の温度上昇によっても加工中のレンズが熱膨張するため、加工データ通りにレンズを加工したとしても、加工後にレンズが収縮し、結果的に仕上がりサイズが小さくなる。この対応として、加工室１６０の内部の温度を検知し、その検知情報い基づいて仕上げ加工データを補正する。

図７は、図１の構成に対して加工室１６０の内部の温度を検知する温度センサ１８２を付加した構成例である。温度センサ１８２は、加工室１６０の内部の温度を検知可能に、防水カバー１６１に取り付けられている。温度センサ１８２は、ノズル１６３から噴射される冷却水が掛かりにくい位置で、加工室１６０のできるだけ上方位置に配置することが好ましい。温度センサ１８２の検知信号は制御部５０に入力され、制御部５０は検知情報に基づいて仕上げ加工データを補正する。

仕上げ加工データの補正は、冷却水の場合と同様な方法で行える。すなわち、加工室１６０の温度及び玉型形状（動径長）に対する仕上げサイズの補正量をテーブル化して予めメモリ５１に記憶しておく。そして、加工時の加工室１６０の温度と仕上げ玉型形状（動径長）に基づいてメモリ５１から補正量を呼び出して設定する。この場合もレンズの材質毎に補正量をテーブル化しておき、レンズ材質の入力に応じて補正量を設定する。レンズ材質がポリカーボネイトの場合は、加工時に冷却水を使用しないので、特に、この加工室１６０の温度検知による加工データの補正により、サイズ精度の高いレンズ加工が行える

眼鏡レンズ周縁加工装置の概略構成図である。 加工装置本体の内部に配置される加工部の概略構成図である。 レンズ形状測定部（レンズのコバ位置測定機構）の概略構成図である。 本装置の制御系ブロック図である。 加工枚数に対する冷却水の温度特性を調べた結果の図である。 プラスチックレンズについての温度変化に対するサイズ誤差を調査した結果の図である。 加工室内部の温度を検知する温度センサを付加した構成例である。

符号の説明

２ 眼鏡枠形状測定装置
１０ ディスプレイ
５０ 制御部
５１ メモリ
１１０ キャリッジ
１１１Ｌ，１１１Ｒ レンズ回転軸
１５１ 砥石
１６０ 加工室
１６３ １６３
１８０ 温度センサ
１８２ 温度センサ
３００ レンズ形状測定部
５０１ タンク
５０５ 吸水ポンプ

Claims (1)

1. 玉型データ及びレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、眼鏡レンズを保持するレンズ回転軸と仕上げ加工具の回転軸との軸間距離を変動する軸間距離手段と、入力されたデータに基づいて眼鏡レンズの仕上げ加工軌跡を演算して動径角毎の前記軸間変動手段の軸間距離データを含む眼鏡レンズの仕上げ加工データを演算する仕上げ加工演算手段とを備え、レンズ回転軸に保持された眼鏡レンズの周縁を加工具により加工する際に、冷却水供給手段からの冷却水を供給しながら眼鏡レンズの周縁を粗砥石により粗加工した後、前記仕上げ加工データに基づいて仕上げ加工具により仕上げ加工する眼鏡レンズ周縁加工装置において、前記冷却水供給手段により供給される冷却水の温度を検知する温度検知手段と、検知された温度に基づいて前記仕上げ加工データを補正する補正手段であって、冷却水の温度変化に対する仕上げ玉型の動径長の補正量情報を記憶するメモリを有し、検知された温度と前記仕上げ加工軌跡とに基づいて仕上げ加工軌跡の動径角毎に検知温度に対する動径長の補正量を前記メモリに記憶された補正量情報から設定し、設定された補正量に基づいて動径角毎に軸間距離の仕上げ加工データを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする眼鏡レンズ周縁加工装置。

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