JP6944600B2 - ホールセンサーを利用した眼鏡レンズ加工装置及び方法 - Google Patents

ホールセンサーを利用した眼鏡レンズ加工装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明はホールセンサーを利用した眼鏡レンズ加工装置及び方法に関するもので、より詳細には、ホールセンサー（Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）を利用して眼鏡レンズの加工完了可否を判断する眼鏡レンズ加工装置及び方法に関するものである。
眼鏡レンズを製造するためには、商業的に市販される円形レンズ（通常、ブランク（ｂｌａｎｋ）レンズと言う）を目的する眼鏡レンズの形状、例えば眼鏡の縁の形状に加工するべきである。図１は通常的な眼鏡レンズ加工装置の構造を見せてくれる内部構造斜視図である。図１に図示された通り、眼鏡レンズ加工装置は加工されるレンズ（未図示）の両面でレンズを固定（ｃｌａｍｐｉｎｇ）する一対のレンズ固定シャフト（１０）；前記レンズ固定シャフト（１０）を支持しながら、レンズ固定シャフト（１０）の位置を変動させるためのキャリッジ（１２）；前記レンズ固定シャフト（１０）を回転させるレンズ回転モーター（１３）；前記キャリッジ（１２）を左右方向に移動させる左右方向駆動手段（１６）；前記キャリッジ（１２）を上下方向に移動させる上下方向駆動手段（１８）；及び前記レンズ固定シャフト（１０）に固定されたレンズを研磨させるための研磨ホイール（２０）を含む（韓国特許登録１０−０６４５７７９号参照）。
眼鏡レンズを加工するためには、先ず前記レンズ固定シャフト（１０）間にレンズを固定して、レンズ回転モーター（１３）を駆動させレンズ周りの研磨される部分が研磨ホイール（２０）を向かうようにする。次に、前記左右方向駆動手段（１６）及び上下方向駆動手段（１８）を作動させキャリッジ（１２）を上下、左右移動させることで、レンズ固定シャフト（１０）に固定されたレンズと研磨ホイール（２０）が互いに触れ合うようにして、研磨ホイール（２０）を高速に回転させレンズが研磨されるようにする。研磨ホイール（２０）によってレンズが研磨されると、重力によって、レンズの研磨深さほどキャリッジ（１２）が下降し、レンズが目標深さまで研磨されると、キャリッジ（１２）が研磨ホイール装着部（２２、図２参照）に触れ合って停止される。
図２は通常的な眼鏡レンズ加工装置にあって、レンズが装着されたキャリッジ（１２）と研磨ホイール（２０）が装着された研磨ホイール装着部（２２）の位置関係を示す図面である。レンズ周りの所定位置で、レンズの研磨深さ（サイズ）は眼鏡の縁の形状によって予めて決定されており、このように決定された研磨深さによって、研磨ホイール（２０）が装着された研磨ホイール装着部（２２）の高さが設定される。図２に図示された通り、レンズが予めて決定された研磨深さまで研磨されると、レンズを固定するキャリッジ（１２）が下降し、設定された高さに位置する研磨ホイール装着部（２２）と接触して停止する。眼鏡レンズ加工装置はキャリッジ（１２）と研磨ホイール装着部（２２）の接触を感知し、レンズが研磨深さまで加工完了されたのかを判断する。通常的な眼鏡レンズ加工装置にあって、キャリッジ（１２）と研磨ホイール装着部（２２）の接触位置にそれぞれ電気接点（１２ａ、２２ａ）を設置し、前記電気接点（１２ａ、２２ａ）のオン／オフ（通電）信号からレンズの加工完了可否を判断する。
このように電気接点（１２ａ、２２ａ）を利用する接触感知方法は、設置費用が安くて耐摩耗性が優秀なので、自動レンズ加工装置だけではなく、半自動レンズ加工装置でも長い間使用された。しかし、この方法にあっては、器具的な電気接点（１２ａ、２２ａ）に微細電流を通電させ、オン／オフ可否を判断するので、時間が経過することによって電気接点（１２ａ、２２ａ）の腐食、炭化皮膜形成等によって、信頼性が低下される短所がある。特に海辺や加工に使用する水に塩素成分等不純物が含まれている場合には、電気接点（１２ａ、２２ａ）の信頼性がさらに早く低下される。従って、最近には、電気接点（１２ａ、２２ａ）を使用する方式の代わりに、高価のサイズ軸（以下Ｙ軸）測定方式を使用するエンコーダタイプ又はストレインゲージを利用した接点検出方法が導入されている。
本発明の目的は、通常の電気接点方式（接触式方式）を使用しないで、非接触式方式でレンズ加工完了可否を判断する眼鏡レンズ加工装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、磁場の大きさ変化を電圧値の変化で検出するホールセンサー（ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）を利用してレンズ加工完了可否を判断する眼鏡レンズ加工装置及び方法を提供することである。
本発明の又他の目的は、安くて耐久性が優秀であり、信頼度が高い方式でレンズ加工完了可否を判断する眼鏡レンズ加工装置及び方法を提供することである。
前記目的を達成するために、本発明は、レンズを研磨する研磨ホイール（２０）が装着され、レンズの目的する研磨深さに従って位置が変動される研磨ホイール装着部（２２）；レンズを研磨ホイール（２０）に接触するように移動させて、研磨ホイール（２０）に接触されたレンズが目的する研磨深さまで研磨されると、研磨ホイール装着部（２２）に接触するキャリッジ（１２）；及び前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触しているか否かを感知するホールセンサー検出部（３０）を含み、前記ホールセンサー検出部（３０）は磁石（３２）及び前記磁石（３２）で発生する磁場の強さを検出するホールセンサー（３４）を含み、前記キャリッジ（１２）及び研磨ホイール装着部（２２）のいずれか一つに磁石（３２）が装着され、他の一つにはホールセンサー（３４）が装着されて、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態で、ホールセンサー（３４）の出力値をＡとすると、前記ホールセンサー（３４）の出力値がＡより許容誤差範囲内に小さいか又は大きい場合、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が離隔された状態であると判断する眼鏡レンズ加工装置を提供する。
又、本発明は、研磨ホイール（２０）が装着される研磨ホイール装着部（２２）及びレンズが装着されるキャリッジ（１２）を互いに接触させた状態で、前記キャリッジ（１２）及び研磨ホイール装着部（２２）のいずれか一つに装着された磁石（３２）；及び他の一つに装着され前記磁石（３２）で発生する磁場の強さを検出するホールセンサー（３４）を含むホールセンサー検出部（３０）を利用して、ホールセンサーの基準出力値ＡＯを得る段階；レンズ周りの第１加工位置で、レンズの深さ加工を行いながら、ホールセンサー（３４）出力値を検出して、ホールセンサー（３４）出力値がＡＯ±ａ（ａは許容誤差）以内であるのかを判断する段階；前記ホールセンサー（３４）出力値がＡＯ±ａ（ａは許容誤差）以内であれば、研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触したことと判断して、第１加工位置での加工を終了し、その時のホールセンサー（３４）出力値Ａｌを基準出力値と更新する段階；及びレンズを次の加工位置である第２加工位置へ回転させて、前記判断段階及び基準出力値更新段階を繰り返しながら、レンズの全周を加工する段階を含む眼鏡レンズ加工方法を提供する。
本発明に従った眼鏡レンズ加工装置及び方法によると、通常の電気接点方式（接触式方式）を使用しないで、磁場の大きさ変化を電圧値の変化で検出するホールセンサーを利用して非接触式方式でレンズ加工完了可否を判断できる。本発明によると、レンズ加工完了可否を安くて耐久性が優秀であり、信頼度が高い方式で判断できる。
図１は通常的な眼鏡レンズ加工装置の構造を示す内部構造斜視図。
図２は通常的な眼鏡レンズ加工装置にあって、レンズが装着されたキャリッジと研磨ホイールが装着された研磨ホイール装着部の位置関係を示す図面。
図３は本発明の一つの実施例に従ったホールセンサーを具備した眼鏡レンズ加工装置の構造を示す図面。
図４は研磨ホイール装着部及びキャリッジの重心が高い場合（Ａ）と重心が低い場合（Ｂ）を示す図面。
図５は本発明に従った眼鏡レンズ加工方法を示すフローチャート。
発明を実施するための具体的な内容
以下、添付された図面を参照して、本発明を詳細に説明する。添付された図面にあって、従来の要素と同一又は類似な機能を遂行する要素には同一な図面符号を与えた。
図３は本発明の一つの実施例に従ったホールセンサーを具備した眼鏡レンズ加工装置の構造を示す図面である。図３に図示された通り、本発明に従った眼鏡レンズ加工装置は、研磨ホイール装着部（２２）；キャリッジ（１２）；及びホールセンサー検出部（３０）を含む。
前記研磨ホイール装着部（２２）はレンズを研磨する研磨ホイール（２０、図１参照）が装着され、レンズの目的する研磨深さ（以下、“目標深さ”）によって位置（高さ）が変動される通常の移動ブロックである（韓国特許登録１０−０６４５７７９号参照）。例えば、レンズの目的する研磨深さが長ければ、すなわち、目的する眼鏡レンズの形状が小さくて、ブランクレンズ外郭から多くの深さを研磨するべきであれば、研磨ホイール装着部（２２）は相対的に下部に位置する。逆に、レンズの目的する研磨深さが短いと、すなわち、目的する眼鏡レンズの形状が大きくて、ブランクレンズ外郭から短い深さだけを研磨するべきであれば、研磨ホイール装着部（２２）は相対的に上部に位置する。前記研磨ホイール装着部（２２）はモーターを利用してＹ軸方向に上下で動くし、モーターが動いた距離、すなわち、研磨ホイール装着部（２２）の位置（高さ）を利用して加工するレンズの大きさを決定する。
前記キャリッジ（１２）はレンズが装着され、装着されたレンズを研磨ホイール（２０）に接触するように移動させることができる通常の装置である。前記キャリッジ（１２）は研磨ホイール（２０）に接触するように前記レンズを上下、左右及び回転移動させるし、研磨ホイール（２０）に接触されたレンズが研磨されると、例えば、重力等の作用によって、前記キャリッジ（１２）が下降して、前記キャリッジ（１２）と研磨ホイール装着部（２２）間の距離が短くなる。レンズが引き続き研磨されて、レンズの研磨深さが前記“目標深さ”に到達すれば（すなわち、研磨が完了されると）、前記キャリッジ（１２）と研磨ホイール装着部（２２）が接触することになる。このように、前記キャリッジ（１２）と研磨ホイール装着部（２２）が接触すれば、レンズの該当位置で目標深さまで加工が完了されたことであるので、レンズを研磨ホイール（２０）から離隔させて、レンズを次の加工位置へ回転させた後、研磨ホイール装着部（２２）の位置を回転された位置での目標深さに調停した後、又レンズを研磨ホイール（２０）に接触させ、レンズの該当位置を加工することになる。
本発明に従った眼鏡レンズ加工装置は、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触しているか否かを感知するためにホールセンサー検出部（３０）を使用する。図３に図示された通り、前記ホールセンサー検出部（３０）は磁石（３２）及びホールセンサー（３４、Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）を含め、前記キャリッジ（１２）及び研磨ホイール装着部（２２）のいずれか一つには磁石（３２）が装着され、他の一つにはホールセンサー（３４）が装着される。本発明に従った眼鏡レンズ加工装置にあって、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）の物理的接触はキャリッジ（１２）の追加下降を防止する器具的なストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）で作用するだけであり、ホールセンサー検出部（３０）の検出信号によって、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が互いに接触されたのかを判断する。
ホールセンサー（３４、Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）は電流が流れる導体に磁場を掛けてあげると電流と磁場に垂直方向へ電圧が発生するホール効果（ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ）を利用して磁場の方向と大きさを検出するセンサーとして、磁石（３２）で発生する磁場の強さをホールセンサー（３４）で検出して磁石（３２）の位置情報を得られる。従って、前記ホールセンサー（３４）の出力信号から研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触しているか否かを判断できる。例えば、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態で、ホールセンサー（３４）の出力値をＡとすると、ホールセンサー（３４）の出力値がＡより小さいか又は大きい場合（磁石の極性によって違う）、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が離隔された状態であると判断できる。
本発明に従った眼鏡レンズ加工装置にあって、前記ホールセンサー（３４）の出力値を利用して、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触しているか否かを判断する場合、（ｉ）図４に図示された通り、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）のＹ軸位置によって、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）の重心が変わり、これによりホールセンサー（３４）の感度が変化されたり、（ｉｉ）レンズの研磨過程で、研磨ホイール装着部（２２）に振動が発生し、研磨ホイール装着部（２２）のＹ軸方向位置が変動されたり、（ｉｉｉ）回りの温度によって、磁石（３２）及びホールセンサー（３４）の出力値が変化することに従って、測定誤差が発生できる。
従って、本発明に従った眼鏡レンズ加工装置及び方法にあっては次のようにホールセンサー（３４）の出力値を補正する。図５は本発明に従った眼鏡レンズ加工方法を示すフローチャートである。図５に図示された通り、先ず眼鏡レンズ加工が始まると、研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）を接触させて、その時のホールセンサー（３４）出力値を基準出力値Ａ０に設定する（Ｓ １０）。次に、レンズ周りの第１加工位置（例えば、０乃至３６０度中０度）で、レンズの深さ加工を行いながら、ホールセンサー（３４）出力値を検出して（Ｓ １２）、ホールセンサー（３４）出力値がＡ０±ａ（ａは許容誤差）以内かを判断する（Ｓ １４）。この時、ホールセンサー（３４）出力値がＡ０±ａ（ａは許容誤差）以内であれば、研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触したことと判断して、第１加工位置での加工を終了し、その時のホールセンサー（３４）出力値Ａ１を基準出力値と更新する（Ｓ １６）。次に、眼鏡レンズを次の加工位置（第２加工位置）へ回転させて（Ｓ １８）、第２加工位置でレンズの深さ加工を行いながら、ホールセンサー（３４）出力値Ａ２を検出してホールセンサー（３４）出力値がＡ１±ａ（ａは許容誤差）以内かを判断する（Ｓ １２）。ここで、レンズ周りを加工する時、レンズ周りを分けて加工する回数がｎである場合、第１加工位置と第２加工位置間の角度は１回転／ｎであり、例えば、レンズ周りを７２（ｎ＝７２）等分して加工する場合、１回転／ｎは３６０／７２、すなわち、５度である。この時、ホールセンサー（３４）出力値Ａ２がＡ１±ａ（ａは許容誤差）以内であれば、研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触したことと判断して、その時のホールセンサー（３４）出力値Ａ２を基準出力値と更新する（Ｓ １６）。このような過程を繰り返して、レンズ周りを全部加工すれば（Ｓ ２０）、レンズ加工を終了する。ここで、許容誤差ａはホールセンサー（３４）出力値が基準出力値と同一であるかの可否を判断する範囲で、例えば、基準出力値の２％、好ましくは１％、さらに好ましくは０．５％であることができる。
このように、前記ホールセンサー（３４）の出力値Ａはレンズ周りの各加工位置（ｎ）ごとに更新され、次の加工位置（ｎ＋１）で、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態であるかを判断する基準出力値と使用される。このようにホールセンサー（３４）の基準出力値を各加工位置ごとに更新すれば、（ｉ）前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）のＹ軸位置によってホールセンサー（３４）の出力値が変化する影響を最小化して、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）のＹ軸位置によって発生する微細な誤差を最小化できる。また、研磨ホイール（２０）の振動周波数を濾するローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）をホールセンサー（３４）に装着すれば、前記（ｉｉ）研磨ホイール装着部（２２）の振動による出力値変動を追加に防止できる。また、眼鏡レンズ加工装置を使用するたびに、前記ホールセンサー（３４）出力値の生成及び補正を遂行して、（ｉｉｉ）回りの温度に従ったホールセンサー（３４）出力値誤差発生を防止できる。

Claims (3)

  1. レンズを研磨する研磨ホイール（２０）が装着され、レンズの目的とする研磨深さに応じて位置が変動される研磨ホイール装着部（２２）；
    レンズを研磨ホイール（２０）に接触するように移動させ、研磨ホイール（２０）に接触されたレンズが目的とする研磨深さまで研磨されると、研磨ホイール装着部（２２）に接触するキャリッジ（１２）；及び
    前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触しているか否かを感知するホールセンサー検出部（３０）を含み、
    前記ホールセンサー検出部（３０）は磁石（３２）及び前記磁石（３２）で発生する磁場の強さを検出するホールセンサー（３４）を含み、前記キャリッジ（１２）及び研磨ホイール装着部（２２）のいずれか一つに磁石（３２）が装着され、他の一つにはホールセンサー（３４）が装着され、
    前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）がお互いに接触された状態の場合、ホールセンサー（３４）の出力値が基準出力値であり、そして
    レンズのそれぞれの加工位置において、前記ホールセンサー（３４）の出力値が許容誤差範囲内の基準出力値より小さいか又は大きい場合、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態と判断し、そして
    レンズのそれぞれの加工位置において、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）がお互いに接触された状態の場合、前記ホールセンサー（３４）のそれぞれの出力値が得られ、そして加工位置において得られた出力値が、次の加工位置で、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態であるのかを判断する新しい基準出力値として使用される、
    眼鏡レンズ加工装置。
  2. 研磨ホイール（２０）が装着される研磨ホイール装着部（２２）及びレンズが装着されるキャリッジ（１２）を互いに接触させた状態で、前記キャリッジ（１２）及び研磨ホイール装着部（２２）のいずれか一つに装着された磁石（３２）；及び他の一つに装着されており、前記磁石（３２）で発生する磁場の強さを検出するホールセンサー（３４）を含むホールセンサー検出部（３０）を利用して、ホールセンサーの基準出力値Ａ０を得る段階；
    レンズ周りの第１加工位置で、レンズの深さ加工を行いながら、ホールセンサー（３４）出力値を検出し、そしてホールセンサー（３４）出力値がＡ０±ａ（ａは許容誤差）以内であるかを判断する段階；
    前記ホールセンサー（３４）出力値がＡ０±ａ（ａは許容誤差）以内であれば、研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触したと判断し、第１加工位置での加工を終了して、その時のホールセンサー（３４）出力値Ａ１を基準出力値と更新する段階；及び
    レンズを次の加工位置である第２加工位置へ回転させ、前記判断段階及び基準出力値更新段階を繰り返しながら、レンズの全周を加工する段階を含む眼鏡レンズ加工方法であって、
    レンズのそれぞれの加工位置において、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）がお互いに接触された状態の場合、前記ホールセンサー（３４）のそれぞれの出力値が得られ、そして加工位置において得られた出力値が、次の加工位置で、前記研磨ホイール装着部（２２）及びキャリッジ（１２）が接触された状態であるのかを判断する新しい基準出力値として使用される、眼鏡レンズ加工方法。
  3. 前記許容誤差ａはホールセンサー（３４）出力値が基準出力値と同一であるか否かを判断する範囲であり、基準出力値の２％である、請求項２に記載の、眼鏡レンズ加工方法。
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