JP5302029B2 - 眼鏡レンズ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡レンズの周縁を加工する眼鏡レンズ加工装置に関する。

眼鏡レンズ加工装置では、レンズチャック軸に眼鏡レンズが保持され、レンズチャック軸の回転によりレンズも回転され、粗砥石にレンズが押し当てられることにより、レンズの周縁が粗加工される。眼鏡レンズをレンズチャック軸に保持させるときには、治具であるカップがレンズ表面に固定され、眼鏡レンズ加工装置が持つ一方のレンズチャック軸のカップホルダにカップを介してレンズが装着され、もう一方のレンズチャック軸のレンズ押え部材により、レンズがチャッキングされる。

近年では、水や油などが付着しにくい撥水物質がレンズ表面にコーティングされた撥水レンズが多く使用されるようになってきた。この撥水レンズはその表面が滑りやすいため、撥水物質が施されていないレンズと同様な従来の加工制御では、レンズに粗砥石が深く切り込まれたときに、カップの取り付けが滑り、レンズチャック軸の回転角度に対してレンズの軸角度がずれてしまう、いわゆる「軸ずれ」が大きく発生する問題がある。

この「軸ずれ」を軽減する方法として、レンズチャック軸に掛かる負荷トルクを検知し、負荷トルクが所定値内に入るようにレンズ回転速度を減速し、又はレンズチャック軸と砥石回転軸の軸間距離を離す方向に移動させる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、別の方法として、レンズを一定速度で回転させ、レンズが１回転する間の切り込み量が略一定となるように、レンズチャック軸と砥石回転軸との軸間距離を変動させる技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２５５５６１号公報 特開２００６−３３４７０１号公報

しかし、特許文献１の技術を用いたところ、切り込み量が増大したときに、レンズに加わる負荷トルクの許容値を急激に超えてしまい、即座にトルクを減少させることが難しことが分かった。また、レンズを砥石から急激に遠ざけてトルクを減少させるように制御すると、レンズチャック軸が上下方向の振動してしまうことがあった。

一方、特許文献２の技術を採用する際、加工点によって変化するレンズの厚み情報が無いため、最も厚いレンズを想定し、「軸ずれ」が発生しないように安全を見込んで極めて少ない切り込み量にすると、加工時間が長くなる。切り込み量が一定であるために、レンズの厚い部分では、レンズチャック軸に掛かる負荷トルクが許容値を超えてしまう場合がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、加工時間を長引かせることなく、「軸ずれ」を効果的に抑えることができる眼鏡レンズ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） 眼鏡レンズを保持するレンズチャック軸を回転するレンズ回転手段と、レンズの周縁を粗加工する粗砥石が取り付けられた砥石回転軸を回転する砥石回転手段と、前記レンズチャック軸と前記砥石回転軸との軸間距離を変動させる軸間距離変動手段と、を備え、玉型データに基づいてレンズの周縁を加工する眼鏡レンズ加工装置において、レンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状を測定又は入力するレンズ形状測定・入力手段と、測定又は入力されたレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状に基づいてレンズの回転中心からの加工距離に応じて変化するレンズの回転角毎のレンズ厚を求め、求めたレンズ厚とレンズ回転角毎のレンズ回転中心からの加工距離とに基づいてレンズチャック軸に掛かるトルクが略一定となる切り込み量をレンズ回転角毎に求める演算手段と、演算された切り込み量に従って前記軸間距離変動手段を制御してレンズを粗加工する加工制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼鏡レンズ加工装置において、所定の加工体積を加工する際に発生する加工負荷係数であって、予め設定された加工負荷係数を記憶する記憶手段を有し、前記演算手段は、レンズ回転中心からの加工距離、その加工距離でのレンズ厚及び切り込み量から求められる加工体積Ｖに加工距離及び前記加工負荷係数を乗じた値がレンズチャック軸に掛かるトルクとなる関係に基づいて切り込み量をレンズの回転角毎に求めることを特徴とする。
（３） （２）の眼鏡レンズ加工装置において、レンズの材質を選択する選択手段を有し、前記記憶手段は前記選択手段により選択されるレンズ材質に応じた加工負荷係数を記憶し、前記演算手段はレンズ材質の選択信号に基づいて前記記憶手段からレンズ材質に応じた加工負荷係数を呼び出し、レンズ材質に応じた切り込み量を求めることを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の何れかの眼鏡レンズ加工装置において、前記レンズ形状測定・入力手段は、玉型データに基づいてレンズ前面及びレンズ後面のコバ位置を検知するレンズコバ位置測定手段を有し、前記演算手段は、前記レンズコバ位置測定手段により得られたコバ位置に基づいてレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状をレンズ回転角毎に求め、求めたレンズ回転角毎のレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状に基づいて前記加工距離に応じたレンズ厚をレンズの回転角毎に得ることを特徴とする。
（５） （２）の眼鏡レンズ加工装置において、加工前のレンズの外径を測定又は入力によって取得するレンズ外径取得手段を備え、前記演算手段は、前記レンズ外径取得手段により取得されたレンズ外径に基づいてレンズの１回転におけるレンズ回転角毎に前記加工体積Ｖを加工するときのレンズ回転中心からの加工距離を決定し、レンズ回転角毎の切り込み量を求めることを特徴とする。

本発明によれば、加工時間を長引かせることなく、「軸ずれ」を効果的に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る眼鏡レンズ加工装置の加工部の概略構成図である。

加工装置本体１のベース１７０上にはキャリッジ部１００が搭載される。そして、キャリッジ１０１が持つレンズチャック軸（レンズ回転軸）１０２Ｌ，１０２Ｒに挟持された被加工レンズＬＥの周縁は、砥石スピンドル１６１ａに同軸に取り付けられた砥石群１６８に圧接されて加工される。砥石群１６８は、ガラス用粗砥石１６２、高カーブのレンズにヤゲンを形成するヤゲン斜面を有する高カーブヤゲン仕上げ用砥石１６３、低カーブのレンズにヤゲンを形成するＶ溝（ヤゲン溝）ＶＧ及び平坦加工面を持つ仕上げ用砥石１６４、平鏡面仕上げ用砥石１６５、プラスチック用粗砥石１６６から構成される。砥石スピンドル１６１ａは、モータ１６０により回転される。これらにより、砥石回転ユニットが構成される。

キャリッジ１０１の左腕１０１Ｌにレンズチャック軸１０２Ｌが、右腕１０１Ｒにレンズチャック軸１０２Ｒが、それぞれ回転可能に同軸に保持されている。レンズチャック軸１０２Ｒは、右腕１０１Ｒに取り付けられたモータ１１０によりレンズチャック軸１０２Ｌ側に移動される。そして、レンズＬＥは２つのレンズチャック軸１０２Ｒ，１０２Ｌにより保持される。また、２つのレンズチャック軸１０２Ｒ，１０２Ｌは、左腕１０１Ｌに取り付けられたモータ１２０により、ギヤ等の回転伝達機構を介して同期して回転される。これらによりレンズ回転手段（レンズ回転ユニット）が構成される。なお、モータ１２０の回転軸には、レンズチャック軸１０２Ｌ、１０２Ｒの回転を検出するエンコーダ１２０ａが備えられている。エンコーダ１２０ａは、レンズ周縁加工時にレンズチャック軸１０２Ｌ、１０２Ｒに加わるトルクを検知するセンサとして使用される。

キャリッジ１０１は、レンズチャック軸１０２Ｒ，１０２Ｌ及び砥石スピンドル１６１ａと平行に延びるシャフト１０３，１０４に沿って移動可能なＸ軸移動支基１４０に搭載されている。支基１４０の後部には、シャフト１０３と平行に延びるボールネジが取り付けられており（図示を略す）、そのボールネジはＸ軸移動用モータ１４５の回転軸に取り付けられている。モータ１４５の回転により、支基１４０と共にキャリッジ１０１がＸ軸方向（レンズチャック軸の軸方向）に直線移動される。これらによりＸ軸方向移動手段が構成される。モータ１４５の回転軸には、キャリッジ１０１のＸ軸方向の移動を検出する検出器であるエンコーダ１４６が備えられている。

また、支基１４０には、Ｙ軸方向（レンズチャック軸１０２Ｌ、１０２Ｒと砥石スピンドル１６１ａの軸間距離が変動される方向）に延びるシャフト１５６，１５７が固定されている。キャリッジ１０１はシャフト１５６，１５７に沿ってＹ軸方向に移動可能に支基１４０に搭載されている。支基１４０にはＹ軸移動用モータ１５０が固定されている。モータ１５０の回転はＹ軸方向に延びるボールネジ１５５に伝達され、ボールネジ１５５の回転によりキャリッジ１０１はＹ軸方向に移動される。これらにより、Ｙ軸方向移動手段（軸間距離変動ユニット）が構成される。モータ１５０の回転軸には、キャリッジ１０１のＹ軸方向の移動を検出する検出器であるエンコーダ１５０ａが備えられている。

図１において、キャリッジ１０１の上方には、レンズコバ位置測定部（レンズコバ位置検知ユニット）２００Ｆ、２００Ｒが設けられている。図２はレンズ前面のレンズコバ位置を測定する測定部２００Ｆの概略構成図である。図１のベース１７０上に固設された支基ブロック２００ａに取付支基２０１Ｆが固定され、取付支基２０１Ｆに固定されたレール２０２Ｆ上をスライダー２０３Ｆが摺動可能に取付けられている。スライダー２０３Ｆにはスライドベース２１０Ｆが固定され、スライドベース２１０Ｆには測定子アーム２０４Ｆが固定されている。測定子アーム２０４Ｆの先端部にＬ型のハンド２０５Ｆが固定され、ハンド２０５Ｆの先端に測定子２０６Ｆが固定されている。測定子２０６ＦはレンズＬＥの前側屈折面に接触される。

スライドベース２１０Ｆの下端部にはラック２１１Ｆが固定されている。ラック２１１Ｆは取付支基２０１Ｆ側に固定されたエンコーダ２１３Ｆのピニオン２１２Ｆと噛み合っている。また、モータ２１６Ｆの回転は、ギヤ２１５Ｆ、アイドルギヤ２１４Ｆ、ピニオン２１２Ｆを介してラック２１１Ｆに伝えられ、スライドベース２１０ＦがＸ軸方向に移動される。レンズコバ位置測定中、モータ２１６Ｆは常に一定の力で測定子２０６ＦをレンズＬＥに押し当てている。モータ２１６Ｆによる測定子２０６Ｆのレンズ屈折面に対する押し当て力は、レンズ屈折面にキズが付かないように、軽い力で付与されている。測定子２０６Ｆのレンズ屈折面に対する押し当て力を与える手段としては、バネ等の周知の圧力付与手段とすることもできる。エンコーダ２１３Ｆはスライドベース２１０Ｆの移動位置を検知することにより、測定子２０６ＦのＸ軸方向の移動位置を検知する。この移動位置の情報、レンズチャック軸１０２Ｌ，１０２Ｒの回転角度の情報、Ｙ軸方向の移動情報により、レンズＬＥの前面のコバ位置（レンズ前面位置も含む）が測定される。

レンズＬＥの後面のコバ位置を測定する測定部２００Ｒの構成は、測定部２００Ｆと左右対称であるので、図２に図示した測定部２００Ｆの各構成要素に付した符号末尾の「Ｆ」を「Ｒ」に付け替え、その説明は省略する。

レンズコバ位置の測定時には、測定子２０６Ｆがレンズ前面に当接され、測定子２０６Ｒがレンズ後面に当接される。この状態で玉型データに基づいてキャリッジ１０１がＹ軸方向に移動され、レンズＬＥが回転されることにより、レンズ周縁加工のためのレンズ前面及びレンズ後面のコバ位置が同時に測定される。なお、測定子２０６Ｆ及び測定子２０６Ｒが一体的にＸ軸方向に移動可能に構成されたレンズコバ位置測定部においては、レンズ前面とレンズ後面が別々に測定される。以上、キャリッジ部１００、レンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒの構成は、基本的に特開２００３−１４５３２８号公報に記載されたものを使用できるので、詳細は省略する。

なお、図１の眼鏡レンズ加工装置におけるＸ軸方向移動手段及びＹ軸方向移動手段の構成は、レンズチャック軸（１０２Ｌ，１０２Ｒ）に対して砥石スピンドル１６１ａを相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成としても良い。また、レンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒの構成においても、レンズチャック軸（１０２Ｌ，１０２Ｒ）に対して測定子２０６Ｆ，２０６ＲをＹ軸方向に移動させる構成としても良い。

図３は装置の制御系ブロック図である。制御部５０には、眼鏡枠形状測定部２（特開平４−９３１６４号公報等に記載したものを使用できる）、スイッチ部７、メモリ５１、レンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒ、タッチパネル式の表示手段及び入力手段としてのディスプレイ５、等が接続されている。制御部５０は、ディスプレイ５が持つタッチパネル機能により入力信号を受け、ディスプレイ５の図形及び情報の表示を制御する。また、制御部５０には、キャリッジ部１００の各モータ１１０，１４５，１６０，１２０，１５０が接続されている。

次に、本装置の動作を説明する。眼鏡枠形状測定部２の測定により得られたレンズ枠の玉型データ（ｒｎ，θn）（ｎ＝１，２，３，…，Ｎ）は、スイッチ部７が持つスイッチが押されることにより入力され、メモリ５１に記憶される。ディスプレイ５の画面５００ａには、入力された玉型データに基づく玉型図形ＦＴが表示される。装用者の瞳孔間距離（ＰＤ値）、眼鏡フレームＦの枠中心間距離（ＦＰＤ値）、玉型の幾何中心ＦＣに対する光学中心ＯＣの高さ等のレイアウトデータが入力可能な状態とされる。レイアウトデータは、画面５００ｂに表示される所定のタッチキーを操作することにより入力できる。また、タッチキー５１０，５１１，５１２及び５１３により、レンズの材質、フレームの種類、加工モード、面取り加工の有無等の加工条件を設定できる。レンズの材質は、タッチキー５１０により、通常のプラスチックレンズ、高屈折のプラスチックレンズ及びポリカーボネイトレンズ等が選択できる。

また、レンズＬＥの加工に先立ち、操作者は、レンズＬＥのレンズ前面に固定治具であるカップＣｕ（図１４参照）を周知の軸打器を使用して固定する。このとき、レンズＬＥの光学中心ＯＣにカップを固定する光心モードと、玉型の幾何中心ＦＣに固定する枠心モードと、がある。光心モード又は枠心モードは、タッチキー５１４により選択できる。光心モードではレンズＬＥの光学中心ＯＣがレンズチャック軸（１０２Ｌ，１０２Ｒ）によりチャキングされ、レンズの回転中心にされる。枠心モードでは、玉型の幾何中心ＦＣがレンズチャック軸によりチャキングされ、レンズの回転中心にされる。

また、撥水コートが施された、表面が滑りやすいレンズ（撥水レンズ）では、粗加工時に「軸ずれ」が発生しやすい。「軸ずれ」とは、レンズとカップＣｕとの取り付け位置が滑り、レンズチャック軸の回転角に対してレンズの軸角度がずれてしまう現象を言う。滑りやすいレンズの加工時に使用するソフト加工モードと、撥水コートが施されていない通常のプラスチックレンズの加工時に使用する通常加工モードと、をタッチキー５１５（モード選択スイッチ）により選択できる。以下では、ソフト加工モードが選択されている場合を説明する。

操作者は、レンズＬＥに固定されたカップＣｕをレンズチャック軸１０２Ｌの先端側に設けられたカップホルダ１０５に挿入する（図１４参照）。そして、レンズチャック軸１０２Ｒがモータ１１０の駆動によってレンズＬＥ側に移動されることにより、レンズチャック軸にレンズＬＥが保持される。レンズチャック軸にレンズＬＥが保持された後、スイッチ７のスタートスイッチが押されると、制御部５０によりレンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒが作動され、レンズ前面及び後面のカーブ形状を基にレンズチャック軸に掛る負荷トルクが略一定となる切り込み量が演算される。以下、粗加工時の軸ずれを防止する切り込み量の演算を説明する。

図４は、レンズ前面のカーブ形状及びレンズ後面のカーブ形状を得る方法を説明する図である。玉型データ（ｒｎ，θn）（ｎ＝１，２，３，…，Ｎ）に従って、２つの測定軌跡でレンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒによりレンズ前面及びレンズ後面のコバ位置が測定される。測定ポイント数のＮは、例えば、１０００ポイントである。第１測定軌跡は、玉型データの動径長（ｒｎ）の軌跡である。第２測定軌跡は、玉型データの動径長（ｒｎ）より一定距離ｄ（例えば、１mm）だけ外側の軌跡である。なお、図４では、動径長（ｒｎ）をＡとして表記する。測定子２０６Ｆ、測定子２０６Ｒがそれぞれ図４上の位置Ｌｆ１及びＬｒ１に当接されて、第１測定軌跡のレンズ前面及びレンズ後面のＸ軸方向の位置が測定される。次に、測定子２０６Ｆ、測定子２０６Ｒがそれぞれ図４上の位置Ｌｆ２及びＬｒ２に当接されて、第２測定軌跡のレンズ前面及びレンズ後面のＸ軸方向のコバ位置が測定される。なお、以下では、説明を簡単にするために、レンズの回転中心がレンズの光学中心ＯＣであるものとする。

位置Ｌｆ１と位置Ｌｆ２を結ぶ直線により、レンズ回転角（動径角）θｎ毎にレンズ前面の傾斜角ωｆが求められる。また、位置Ｌｒ１と位置Ｌｒ２を結ぶ直線により、レンズ回転角（動径角度）θｎ毎にレンズ後面の傾斜角ωｒが求められる。

次に、レンズ前面の傾斜角ωｆ及びレンズ後面の傾斜角ωｒにより、それぞれレンズ前面カーブＤf及びレンズ後面カーブＤｒが、以下の式にて近似的に求められる。

上記の数１式において、レンズ前面カーブを表すＤｆ[diopter]及びレンズ後面カーブを表すＤr[diopter]は、慣例的に数値５２３をカーブの半径Ｒ（mm）で割った値として表記されたものである。カーブの半径Ｒ、傾斜角ωからカーブＤ[diopter]を求める演算は、図５により補足的に示されている。

次に、レンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状からレンズ厚を推定する方法を、図６により説明する。なお、図６は、乱視成分が無い（レンズ前面及びレンズ後面とも球面である）レンズを仮定した場合である。図６において、加工中心から任意の点までの距離（加工距離）φｉ[ｍｍ]でのレンズ厚をＷｉ[ｍｍ]とする。また、Ｘ軸（レンズチャック軸）上のレンズ前面位置Ｌｆｃから距離φｉ[ｍｍ]でのレンズ前面位置Ｌｆｉまでの距離をｍｆとする。同様に、Ｘ軸上のレンズ後面位置Ｌｒｃから距離φｉ[ｍｍ]でのレンズ後面位置Ｌｒｉまでの距離をｍｒとする。Ｘ軸上の位置Ｌｆｃから位置Ｌｒｃまでの距離をＣとする。このとき、距離φｉでのレンズ厚Ｗｉは、以下の式で求められる。

ここで、距離ｍｆ及びｍｒは、それぞれ以下の式で求められる。

なお、数４式のｍｆは次の式から導かれる。図７において、レンズ前面のカーブＤｆの中心Ｏと位置Ｌｆｉと結ぶ線分ＦとＸ軸とがなす角度をγとし、カーブＤｆの半径をＲｆとすると、以下の関係がある。

上記の数４式において、ｍｆについて解いたものが数４式のｍｆを求める式となる。同様な考えにより、数３式のｍｒを求める式が導かれる。

また、図６において、玉型の動径長φｍで実際に測定されたレンズ前面位置Ｌｆ１からレンズ後面位置Ｌｆ１までの距離をＷｍとすると、距離Ｃ（Ｘ軸上でレンズ厚）は、図７及び上記の数４式の考え方を適用して、以下の式で求められる。

レンズＬＥに乱視成分が無い場合（球面レンズの場合）、レンズ回転角（動径角）θｎ毎に求められた各Ｄｆ、Ｄｒの値を測定ポイント数Ｎで平均化し、平均した値を数３式、数４式に代入する。これにより、任意の距離φｉでのレンズ厚Ｗｉが求められる。

図６は、レンズＬＥに乱視成分（ＣＹＬ）が無いものと仮定した場合であったが、実際のレンズに乱視成分があるので、以下のように乱視成分を反映させたレンズ厚を推定する。

数３式の距離φｉに玉型データの動径長ｒｎを代入し、数２式により全周の動径角毎のレンズ厚Ｗｉを求める。この計算結果のＷｉは、レンズが球面レンズであると仮定したときの玉型データの動径長ｒｎでのレンズ厚となる。この計算結果と実際のレンズコバ位置測定の測定結果により得られた全周の動径角毎のレンズ厚Ｗｍとの差ΔＷｍを計算する。そして、動径角毎の差ΔＷｍの正弦波を求め、その最大値が存在するポイントが乱視成分の強主経線軸となり、正弦波の最小値が存在するポイントが弱主経線軸となる。

次に、強主経線軸の動径角において第１測定軌跡で測定された位置Ｌｒ１と第２測定軌跡で測定された位置Ｌｒ２とに基づき、数１式と同じ考え方で、強主経線軸及び弱主経線軸の差のレンズカーブＤcyl[diopter]を求める。強主経線軸のレンズカーブＤcylから、図８のようにして、レンズ厚を推定する。図８は強主経線軸と弱主経線軸での差のカーブＤcylを示す図である。図８において、ＲradはカーブＤcyl上で距離φｉ[ｍｍ]に相当する距離である。ＲradでのカーブＤcylまでの距離をＹcylとすると、Ｙcylは次の式で求められる。

上記式で求めたＲrad（φｉ）毎のＲcylを数２式で求めたレンズ厚Ｗｉに加算し、これを新たなレンズ厚Ｗｉとする。これは強主経線軸でのレンズ厚の計算であるので、弱主経線軸と強主経線軸との間の単位回転角度毎のカーブＤcyを求めて上記式と同様な計算を行うことにより、全周でのレンズ厚Ｗｉを求める。例えば、動径角毎（レンズ回転角毎）の差ΔＷｍを同一半径で演算することにより、図９のような距離Ｙcylの正弦波の変化が得られる。この正弦波は、球面レンズカーブに対する乱視レンズのトーリック面カーブを示す値となる。したがって、この正弦波の変化により動径角（レンズ回転角）毎の距離Ｙcylが得られ、これをレンズが球面であると仮定した場合のレンズ厚Ｗｉに加えることにより、乱視レンズのレンズ厚Ｗｉが全周に渡って求められる。

次に、レンズの回転角毎に、レンズ回転中心からの距離φｉでのレンズ厚Ｗｉを利用して、レンズＬＥの粗加工時にレンズチャック軸に掛かる負荷トルクを一定とするための切り込み量の算出を、図１０により説明する。

図１０において、レンズの単位回転角をθａとし、切り込み量をΔφiとし、この単位回転角θａ及び切り込み量Δφiで加工される部分の加工中心点をＰａとする。また、レンズ回転中心（ＯＣ）から加工中心点Ｐａまでの距離をＲｉとし、距離Ｒｉでのレンズ厚をＷｉとし、このときの加工部分の体積をＶとする。

加工中心点Ｐａの径（Ｒｉ）で体積Ｖを加工した際に生じる加工負荷をＦ[Ｎ：newton]とすれば、レンズチャック軸（以下、θ軸）に掛かる負荷トルクＴ[Ｎｍ]は、次式で表される。

ここで、単位体積を加工する際に発生する加工負荷を表す係数をＮ[Ｎ／ｍｍ³]とすると、負荷トルクＴは下記の式に変形される。加工負荷係数Ｎは、予め実験等により定められた値であり、メモリ５１に記憶されている。また、加工負荷係数Ｎは、レンズの材質に応じて決定されていることが好ましい。

すなわち、レンズチャック軸に掛かる負荷トルクＴは、加工体積Ｖに加工距離Ｒｉ及び
加工負荷係数Ｎを乗じた値として表される。そして、加工負荷係数Ｎが定数であるので、負荷トルクＴは、加工中心からの距離Ｒｉに比例し、また、加工体積Ｖに比例する値である。負荷トルクＴが略一定となる切り込み量Δφiは、上記の関係を利用して演算される。

一方、レンズが単位角度θａだけ回転したときに加工される体積Ｖは、以下の式で求められる。なお、Ｉは、単位角度θａだけレンズが回転されたときに、加工中心点Ｐａの円周方向の距離（距離Ｒｉ方向に直交する方向の距離）であり、近似的に距離Ｒｉと２×tanθａを乗じた値として求められる。

上記の数８式と数９式から、切り込み量Δφiについて解くと、次式で与えられる。

レンズの軸ずれを発生させないためのトルクＴを実験により定めておき、実際のレンズの粗加工時には、単位角度θａだけレンズを回転する毎にレンズ回転中心からの距離Ｒｉ及びその距離Ｒｉでのレンズ厚Ｗｉに応じてトルクＴが一定となる切り込み量Δφｉを求める。すなわち、切り込み量Δφｉは、トルクＴが一定にされつつ、距離Ｒｉ及びその距離Ｒｉでのレンズ厚Ｗｉに応じて変えられる値である。

上記ではレンズの回転中心がレンズの光学中心ＯＣであるものとしたが、レンズの回転中心が光学中心ＯＣ以外にある場合、前述の各数式は光学中心ＯＣとレンズ回転中心との位置関係により補正する。例えば、レンズの回転中心が玉型の幾何中心ＦＣを基準とする枠心モードの場合には、図１１のように、数１式の加工点までの距離Ａを光学中心ＯＣからの距離Ｂに換算した値を使用する。図１１において、幾何中心ＦＣと光学中心ＯＣとの距離をＥとし、中心ＦＣと玉型のコバ位置ＴＰとを結ぶ線分（距離Ａ）がｘ軸と成す角度をα、ＦＣとＯＣとを結ぶ線分がｘ軸と成す角度をβとする。また、中心ＦＣに対する中心ＯＣの位置（ｘ、ｙ）は、レイアウトデータで入力される。距離Ｂは、図１１及び余弦定理に基づく下記の式により求められる。

また、切り込み量Δφiの算出を説明する図１０は、図１２のように変形される。図１２において、幾何中心ＦＣと光学中心ＯＣとの距離をＥとし、レンズ回転中心である中心ＦＣから加工中心点Ｐａまでの距離をφｉとする。また、加工部分の体積Ｖを加工するための、レンズの単位回転角は、微小角（例えば、１周を１０００ポイントで分割すれば、単位回転角は０．３６度）であるので、近似的に前述の回転角θａと同じものとして扱うことができる。レンズ回転中心が幾何中心ＦＣにある場合、体積Ｖを加工する際に生じる加工負荷は、中心ＦＣと加工点Ｐａとを結ぶ線分に直交する方向に働く。この方向と加工負荷Ｆの方向との成す角度をθｆとする。

体積Ｖを加工する際にレンズチャック軸に掛かる負荷トルクＴ[Ｎｍ]を示す前述の数８式は、次式に変換される。

なお、cosθfは、図１２より、以下の式で求められる。

また、レンズが単位角度θａだけ回転したときに加工される体積Ｖは、以下の式で求められる。

上記の２つの式から、Δφiについて解くと、切り込み量Δφiは次式で与えられる。

この切り込み量Δφｉに従って軸間距離変動ユニットのモータ１５０が制御されることにより、レンズチャック軸に掛かるトルクＴが略一定でレンズが粗加工される。

なお、加工に先立ってタッチキー５１０によりレンズの材質が選択されると、選択された材質に応じた加工負荷係数Ｎがメモリ５１から呼び出され、レンズの材質に応じた切り込み量Δφｉが演算される。加工負荷係数Ｎは、実験により設定された値であり、通常のプラスチックレンズの加工負荷係数をＮｐ１とすると、高屈折プラスチックレンズの加工負荷係数をＮｐ２、ポリカーボネイトレンズの加工負荷係数をＮｐ３とすると、Ｎｐ１＜Ｎｐ２＜Ｎｐ３の順に加工負荷係数が高く設定される。

実際の加工動作について説明する。レンズコバ位置測定部２００Ｆ、２００Ｒによるレンズ前面及びレンズ後面のコバ位置の測定結果が得られると、前述のような演算により、レンズチャック軸に掛る負荷トルクＴを略一定とするための切り込み量Δφｉが、制御部５０により求められる。なお、ヤゲン加工が設定されている場合は、レンズ前面及びレンズ後面のコバ位置の検知結果と玉型データに基づいて、ヤゲン位置の軌跡データが求められる（ヤゲン軌跡データの演算については、周知の方法が使用できる）。

レンズコバ位置測定が完了すると、粗砥石１６６による粗加工に移行される。この粗加工に際して、始めに未加工のレンズＬＥの外径寸法を取得するための測定ステップが実行される。レンズチャック軸１０２Ｒ，１０２ＬのＸ軸方向の移動により、レンズＬＥが粗砥石１６６の位置に移動される。次に、モータ１５０の駆動によりレンズＬＥが砥石１６６側へ移動される。粗加工の開始時には、例えば、玉型の幾何中心ＦＣ、レンズＬＥの光学中心ＯＣ及び粗砥石１６６の回転中心（砥石スピンドル１６１ａの中心）とが一直線上（Ｙ軸上）に位置するように、モータ１２０の駆動によりレンズＬＥが回転される。そして、モータ１５０の駆動により、レンズチャック軸１０２，１０２ＬがＹ軸方向に移動され、レンズＬＥが粗砥石１６６に当接される。このとき、モータ１５０の駆動パルス信号とエンコーダ１５０ａから出力されるパルス信号とが比較され、両者に所定以上のズレが生じたときに、レンズＬＥが粗砥石１６６に当接した状態になったと検知される。制御部５０は、このときのレンズチャック軸１０２Ｒ，１０２Ｌの中心（玉型の幾何中心ＦＣ）と砥石スピンドル１６１ａの中心との軸間距離Ｌａ、幾何中心ＦＣとレンズＬＥの光学中心ＯＣとの距離Ｅ及び粗砥石１６６の半径ＲＣに基づいて、以下の式でレンズＬＥの外径寸法である半径ｒＬを求める。

軸間距離Ｌａは、レンズＬＥが粗砥石１６６に当接したと検知されたときのエンコーダ１５０ａからのパルス信号を基に得られる。距離Ｅは、入力されたレイアウトデータのＦＰＤ値、ＰＤ値及び玉型の幾何中心ＦＣに対する光学中心ＯＣの高さデータから求められる。粗砥石１６６の半径ＲＣは設計的に既知の値であり、メモリ５１に記憶されている。

枠心モードの場合、幾何中心ＦＣがレンズチャック中心となるので、半径ｒＬとレイアウトデータ（光学中心ＯＣと幾何中心ＦＣの位置関係のデータ）に基づいて、レンズチャック中心であるＦＣを中心にしたレンズ外径データ（ｒＬＥｎ，θｎ）（ｎ＝１，２，３，…，Ｎ）に置き換えられる。

なお、レンズＬＥの外径寸法の測定は、粗砥石１６６の回転を止めて行うことが好ましいが、加工時間を短縮するために、粗加工を連続して行えるように粗砥石１６６を回転しながら測定を行ってもよい。この場合、粗砥石１６６が回転されていることによりレンズＬＥの当接部分は多少研削されるが、その量は多くても１ｍｍ程であるので、近似的にレンズＬＥの半径ｒＬが得られる。

また、未加工レンズＬＥの外径寸法を測定する手段としては、レンズコバ位置測定部２００Ｆ又は２００Ｒを利用することもできる。例えば、制御部５０は、図５と同じく、光学中心ＯＣと玉型の幾何中心ＦＣとを結ぶ直線がＹ軸上に位置するようにレンズＬＥを回転した後、レンズコバ位置測定部２００Ｆの測定子２０６Ｆ（又はレンズコバ位置測定部２００Ｒの測定子２０６Ｒ）を玉型ＦＴ上に当接させる。その後、測定子２０６Ｆをレンズの外周に向かって移動させるように、レンズＬＥのＹ軸移動を制御する。測定子２０６ＦがレンズＬＥの屈折面に接触している状態から外れると、エンコーダ２１３Ｆのコバ位置の検知情報が急激に変化する。このときのＹ軸方向の軸間距離をエンコーダ１５０ａから得ることにより、レンズＬＥの加工前の外径寸法である半径ｒＬを算出することができる。

また、レンズＬＥの加工前の外径寸法が予め分かっていれば、これを操作者がディスプレイ５の所定の入力画面で入力することにより、外径寸法が取得されるようにしても良い。

レンズ外径寸法の取得ステップの終了後、前述のように、求められた切り込み量Δφｉに従った粗加工ステップに移行される。まず、レンズ外径寸法ｒＬから、レンズ１回転目で単位回転角θａ毎に加工体積Ｖを加工するときの距離φｉが決定され、このときの切り込み量Δφｉが決定される。

図１３は、切り込み量Δφｉに従った加工軌跡を示す図である。レンズＬＥは乱視成分を持つマイナスパワー（球面度数がマイナス）のレンズであり、玉型の幾何中心ＦＣがレンズチャック軸により保持されているものとする。マイナスパワーのレンズは、光学中心ＯＣのレンズ厚が最も薄く、外周へ行くほどレンズ厚が増加される。

レンズの１回転目の加工軌跡Ｎ１では、始めに弱主経線軸上にある加工点ＭＰ１ａまで、切り込み量Δφ１ａで加工されるとする。レンズが回転され、強主経線軸までレンズ厚が増加している。このとき、切り込み量Δφｉの加工軌跡は強主経線軸上にある加工点ＭＰ１ｂまで徐々に減少され、加工点ＭＰ１ｂでの切り込み量Δφ１ｂは、Δφ１ａより短い値で求められる。レンズがさらに回転され、加工点ＭＰ１ａと１８０度反対側にある加工点ＭＰ１ｃでの切り込み量Δφ１ｃは、Δφ１ｂより長い値で求められる。加工点ＭＰ１ｃでは回転中心であるＦＣからの距離φｉが加工点ＭＰ１ａより短いため、負荷トルクＴを略一定とする切り込み量Δφ１ｃは、Δφ１ａより長い値で求められる。

レンズが２回転目に入り、レンズの１回転目の加工点ＭＰ１ａと同じ回転角に有る加工点ＭＰ２ａが加工されるときは、レンズ厚が中心ＯＣに行くほど薄くなり、且つレンズ回転中心ＦＣからの距離φｉが加工点ＭＰ１ａより短くされている。このため、加工点ＭＰ２ａが加工されるときの切り込み量Δφ２ａは、レンズ１回転目のときの切り込み量Δφ１ａより長い値で求められる。また、加工点ＭＰ１ｂと同じ回転角に有る加工点ＭＰ２ｂの切り込み量Δφ２ｂは、距離φｉが加工点ＭＰ１ｂより短く、且つレンズ厚も加工点ＭＰ１ｂより薄いため、レンズ１回転目のΔφ１ｂより長い値で求められる。加工点ＭＰ２ｂのレンズ厚が加工点ＭＰ２ａより厚い場合、切り込み量Δφ２ｂは切り込み量Δφ２ａよりも短い値で求められる。同様に、加工点ＭＰ１ｃと同じレンズの回転角で、レンズ２回転目の加工軌跡Ｎ２上の加工点ＭＰ２ｃでの切り込み量Δφ２ｃは、切り込み量Δφ１ｃより長い値で求められ、且つΔφ２ａよりも長い値で求められる。

以上のように、レンズ回転角毎の加工点の距離φｉ及びその距離φｉでのレンズ厚Ｗｉに基づいて、レンズチャック軸（１０２Ｒ，１０２Ｌ）に掛かるトルクＴが略一定となる切り込み量Δφｉが求められるので、「軸ずれ」を抑えつつ、加工時間を短くした粗加工が行われる。

なお、上記のようにトルクＴが略一定となるように切り込み量が決定されるが、粗加工時にはレンズチャック軸（１０２Ｒ，１０２Ｌ）に掛かる実際のトルクＴＡを監視し、許容トルクΔＴ内に入るように、切り込み量を制御する方法を併用しても良い。実際のトルクＴＡは、モータ１２０への回転指令信号（指令パルス）とエンコーダ１２０ａによる実際の回転角の検出信号（出力パルス）との差に基づき、制御部５０により検知される。あるいは、レンズチャック軸にトルクセンサを設けておくことにより、トルクＴＡが検知される。トルクＴＡが許容トルクΔＴを超えた場合、次のレンズの回転角では、許容トルクΔＴを超えた量に応じて演算により求められた切り込み量Δφｉを減少させる。これにより、レンズの軸すれの可能性をより低減できる。

上記は、撥水コートが施されたレンズの場合のソフト加工モードに適用される加工動作を説明したが、撥水コートが施されていない通常のプラスチックレンズに適用する通常加工モードにおいても、上記のレンズチャック軸に掛かるトルクＴが略一定となる切り込み量Δφｉに従った加工制御が適用される。この場合、数８式、数１５式等で使用される加工負荷係数Ｎが、ソフト加工モードの場合に比べて小さい値に設定されている。加工負荷係数Ｎは、通常のプラスチックレンズの加工実験により予め設定される。したがって、通常加工モードでは、レンズの回転角及び加工点の距離に応じて決定される切り込み量Δφｉがソフト加工モードの場合に比べて大きく決定されるので、「軸ずれ」を抑えつつ、より短時間で加工される。

眼鏡レンズ加工装置の加工部の概略構成図である。 レンズコバ位置測定部の概略構成図である。 装置の制御系ブロック図である。 レンズ前面のカーブ形状及びレンズ後面のカーブ形状を得る方法を説明する図である。 カーブの半径Ｒ、傾斜角ωからカーブＤ[diopter]を求める演算の説明図である。 レンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状からレンズ厚を推定する方法を説明する図である。 Ｘ軸上のレンズ前面位置に対するレンズ前面の距離ｍｆを求める考え方を説明する図である。 レンズに乱視成分がある場合に、乱視成分の強主経線軸と弱主経線軸での差のカーブＤcylを示す図である。 距離Ｙcylの正弦波の変化を示す図である。 レンズチャック軸に掛かる負荷トルクを一定とするための切り込み量の算出を説明する図である。 レンズの回転中心が幾何中心ＦＣにある場合に、各距離を光学中心からの距離に補正する説明図である。 レンズ回転中心が幾何中心ＦＣにある場合の切り込み量の算出を説明する図である。 切り込み量に従った加工軌跡を示す図である。 レンズチャック軸によるレンズのチャキングを説明する図である。

２ 眼鏡枠形状測定部
５ ディスプレイ
５０ 制御部
５１ メモリ
１００ キャリッジ部
１０２Ｌ，１０２Ｒ レンズチャック軸
１２０ モータ
１６６ プラスチック用粗砥石
１６０ モータ
１４５ モータ
２００Ｆ，２００Ｒ レンズコバ位置測定部

Claims (5)

1. 眼鏡レンズを保持するレンズチャック軸を回転するレンズ回転手段と、レンズの周縁を粗加工する粗砥石が取り付けられた砥石回転軸を回転する砥石回転手段と、前記レンズチャック軸と前記砥石回転軸との軸間距離を変動させる軸間距離変動手段と、を備え、玉型データに基づいてレンズの周縁を加工する眼鏡レンズ加工装置において、
   レンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状を測定又は入力するレンズ形状測定・入力手段と、
   測定又は入力されたレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状に基づいてレンズの回転中心からの加工距離に応じて変化するレンズの回転角毎のレンズ厚を求め、求めたレンズ厚とレンズ回転角毎のレンズ回転中心からの加工距離とに基づいてレンズチャック軸に掛かるトルクが略一定となる切り込み量をレンズ回転角毎に求める演算手段と、
   演算された切り込み量に従って前記軸間距離変動手段を制御してレンズを粗加工する加工制御手段と、
   を備えることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
2. 請求項１の眼鏡レンズ加工装置において、所定の加工体積を加工する際に発生する加工負荷係数であって、予め設定された加工負荷係数を記憶する記憶手段を有し、前記演算手段は、レンズ回転中心からの加工距離、その加工距離でのレンズ厚及び切り込み量から求められる加工体積Ｖに加工距離及び前記加工負荷係数を乗じた値がレンズチャック軸に掛かるトルクとなる関係に基づいて前記切り込み量をレンズの回転角毎に求めることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
3. 請求項２の眼鏡レンズ加工装置において、レンズの材質を選択する選択手段を有し、前記記憶手段は前記選択手段により選択されるレンズ材質に応じた加工負荷係数を記憶し、前記演算手段はレンズ材質の選択信号に基づいて前記記憶手段からレンズ材質に応じた加工負荷係数を呼び出し、レンズ材質に応じた切り込み量を求めることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
4. 請求項１〜３の何れかの眼鏡レンズ加工装置において、前記レンズ形状測定・入力手段は、玉型データに基づいてレンズ前面及びレンズ後面のコバ位置を検知するレンズコバ位置測定手段を有し、前記演算手段は、前記レンズコバ位置測定手段により得られたコバ位置に基づいてレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状をレンズ回転角毎に求め、求めたレンズ回転角毎のレンズ前面及びレンズ後面のカーブ形状に基づいて前記加工距離に応じたレンズ厚をレンズの回転角毎に得ることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
5. 請求項２の眼鏡レンズ加工装置において、加工前のレンズの外径を測定又は入力によって取得するレンズ外径取得手段を備え、前記演算手段は、前記レンズ外径取得手段により取得されたレンズ外径に基づいてレンズの１回転におけるレンズ回転角毎に前記加工体積Ｖを加工するときのレンズ回転中心からの加工距離を決定し、レンズ回転角毎の切り込み量を求めることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。

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