JP7378787B2

JP7378787B2 - レンズ加工装置

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Publication number: JP7378787B2
Application number: JP2020017827A
Authority: JP
Inventors: 久雄井原
Original assignee: 株式会社タクボ精機製作所
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2023-11-14
Anticipated expiration: 2040-02-05
Also published as: JP2021122893A

Description

本発明はレンズ加工装置の機能を利用してレンズ形状の測定を可能としたレンズ加工装置に関するものである。

未加工の眼鏡レンズを眼鏡フレームに装着する場合、眼鏡フレームのレンズ枠部分に合せて研削する必要があり、又研削する為のレンズ形状データが必要となる。

レンズ形状データとしては、レンズ外形形状とレンズ厚み形状とがあり、通常、レンズ外形形状は形状測定器により眼鏡フレームのレンズ枠の内側を接触子でなぞり、接触子の変位をリニアセンサ、エンコーダ等のセンサにより検出していた。

更に、眼鏡レンズの厚み形状は、眼鏡レンズをレンズ枠に装着する為にレンズ周面にヤゲンを形成する為に必要となる。眼鏡レンズの厚み形状の測定は、眼鏡レンズの周縁を２つの接触子で挾込み、眼鏡レンズを回転させ、両接触子の変位を検出するか、或は、特許文献２に示される様に、眼鏡レンズの周縁をＶ溝に落込み、眼鏡レンズを回転させた際の回転軸心方向の眼鏡レンズとＶ溝間の相対変位を検出する等していた。この場合も、変位の検出手段としては、リニアセンサ、エンコーダ等のセンサが用いられていた。

従来のレンズ形状測定では、レンズ研削装置とは別途の形状測定装置が必要であり、更に形状測定の為に繊細で、高価なセンサが用いられており、更に斯かるセンサは、調整、メンテナンスに慎重さが要求され、故障率も高いという問題があった。

特開平６－２９７３０９号公報特開２００１－９６９０号公報

本発明は、レンズ加工装置が具備するモジュールを利用してレンズ形状の測定を可能とし、コストの低減、取扱い性の向上を図ったレンズ加工装置を提供するものである。

本発明は、眼鏡レンズをチャックを介して支持するチャック軸と、該チャック軸を支持し、揺動可能且つ該チャック軸の軸心方向に移動可能な揺動フレームと、該揺動フレームを軸心方向に移動させるレンズシフトモータと、前記チャック軸と平行な砥石回転軸と、変換部を介して前記チャック軸を上下動させ、該チャック軸と前記砥石回転軸とを近接離反させる形状モータと、前記変換部と前記チャック軸間に介在させたマイクロスイッチと、前記砥石回転軸に着脱可能に取付けられる砥石と、制御装置とを具備し、前記砥石回転軸に前記砥石の両側に又は単独で擬似砥石が取付けられ、前記レンズシフトモータ、前記形状モータはパルスモータであり、前記制御装置は、前記レンズシフトモータ、前記形状モータに入力する駆動パルスによって前記レンズシフトモータ、前記形状モータを制御する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズを前記擬似砥石に当接させた状態で前記チャック軸の軸心方向に移動させ、前記マイクロスイッチは、前記眼鏡レンズが前記擬似砥石から外れた時点に検出信号を発する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズの表面、裏面がそれぞれ前記擬似砥石から外れた時の前記検出信号が発せられた時の前記レンズシフトモータ駆動のパルスカウント値を取得し、該パルスカウント値に基づき前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置を演算し、前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置と、前記擬似砥石の両外側間の距離に基づきレンズ厚みを測定する様構成されたレンズ加工装置に係るものである。

又本発明は、前記擬似砥石は前記砥石の両側に設けられ、前記擬似砥石は前記砥石と同径のフランジ部と該フランジ部に対し小径の小径円筒部を有し、両フランジ部の外側面間が既知であるレンズ加工装置に係るものである。

更に又本発明は、前記変換部がラック／ピニオン機構であるレンズ加工装置に係るものである。

本発明によれば、眼鏡レンズをチャックを介して支持するチャック軸と、該チャック軸を支持し、揺動可能且つ該チャック軸の軸心方向に移動可能な揺動フレームと、該揺動フレームを軸心方向に移動させるレンズシフトモータと、前記チャック軸と平行な砥石回転軸と、変換部を介して前記チャック軸を上下動させ、該チャック軸と前記砥石回転軸とを近接離反させる形状モータと、前記変換部と前記チャック軸間に介在させたマイクロスイッチと、前記砥石回転軸に着脱可能に取付けられる砥石と、制御装置とを具備し、前記砥石回転軸に前記砥石の両側に又は単独で擬似砥石が取付けられ、前記レンズシフトモータ、前記形状モータはパルスモータであり、前記制御装置は、前記レンズシフトモータ、前記形状モータに入力する駆動パルスによって前記レンズシフトモータ、前記形状モータを制御する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズを前記擬似砥石に当接させた状態で前記チャック軸の軸心方向に移動させ、前記マイクロスイッチは、前記眼鏡レンズが前記擬似砥石から外れた時点に検出信号を発する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズの表面、裏面がそれぞれ前記擬似砥石から外れた時の前記検出信号が発せられた時の前記レンズシフトモータ駆動のパルスカウント値を取得し、該パルスカウント値に基づき前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置を演算し、前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置と、前記擬似砥石の両外側間の距離に基づきレンズ厚みを測定する様構成されたので、眼鏡レンズの厚みデータを取得する為に追加して使用されるものは擬似砥石のみであり、主要なモジュールは、元々レンズ加工装置が具備するものであり、簡便に且つ安価に眼鏡レンズの厚みデータを取得することができるという優れた効果を発揮する。

本実施例に係るレンズ加工装置の概略構成図である。本実施例に係る制御ブロック図である。本実施例の作動説明図である。本実施例の作動説明図である。本実施例の作動説明図である。本実施例に於ける眼鏡レンズと擬似砥石との関係を示す作動説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１、図２は本実施例に係るレンズ加工装置１の概略構成を示している。

砥石回転軸２に砥石３が装着され、前記砥石回転軸２はレンズ加工装置１の筐体（図示せず）に回転自在に設けられている。又、前記砥石回転軸２は図示しない砥石モータによって回転される。前記砥石３は前記砥石回転軸２に対して着脱可能となっており、更に前記砥石３は、３枚の砥石３ａ，３ｂ，３ｃから構成されている。尚、砥石の枚数、組合わせはレンズを加工する条件等で適宜選択される。

図１では、前記砥石３の両側に更に、円板状の擬似砥石５，６が取付けられた状態を示している。該擬似砥石５，６は金属製、或は硬質合成樹脂製とされる。

該擬似砥石５，６は左右対称の形状となっており、前記砥石３に密着する側にフランジ５ａ，６ａが形成され、反砥石側には小径円筒部５ｂ，６ｂが形成されている。従って、フランジ５ａ，６ａの外周面は外側が小径の段付形状となっている。

前記フランジ５ａ，６ａの外径は前記砥石３の外径と等しく、前記小径円筒部５ｂ，６ｂの外径は、前記フランジ５ａ，６ａに対し半径で２ｍｍ程度小さくなっている。

尚、前記砥石３に対する小径円筒部５ｂ，６ｂの半径差は、後述する様に、マイクロスイッチが復帰する程度の半径差であればよく、２ｍｍに限定されるものではない。又、前記擬似砥石５，６のフランジ５ａ，６ａと小径円筒部５ｂ，６ｂはそれぞれ一体であってもよく、フランジと小径円筒部が分離したものであってもよい。

更に、前記フランジ５ａ，６ａの外側面（前記砥石３に密着していない面）間の距離（外寸）は既知となっている。

又、前記眼鏡レンズ３０が前記フランジ５ａ、フランジ６ａから外れ、前記マイクロスイッチ１６がＯＮとなった、後の前記眼鏡レンズ３０の下方への変位（半径方向の変位）を前記検知ブロック１４で抑止する様にすれば、前記小径円筒部５ｂ、前記小径円筒部６ｂを省略することができる。従って、前記擬似砥石５，６としては、前記砥石３と同径のフランジ５ａ、フランジ６ａ部分だけでもよい。

前記砥石回転軸２と平行なチャック軸７を有する揺動フレーム２０は、前記チャック軸７と平行な揺動軸（図示せず）に支持され、該揺動軸を中心に鉛直方向（図１の紙面に対して上下方向）に揺動自在に且つ前記揺動軸に沿って軸心方向に摺動自在となっている。

前記揺動フレーム２０には該揺動フレーム２０と一体にレンズモータ８が設けられ、該レンズモータ８と前記チャック軸７とはギヤ列９を介して連結されている。

前記チャック軸７は中央部にチャック１１を有し、該チャック１１に眼鏡レンズ３０をチャック可能となっている。

前記揺動軸の軸心と前記チャック軸７の軸心との距離は既知であり、前記揺動軸の軸心と前記砥石回転軸２の軸心との距離も既知となっている。

前記揺動軸を中心とした前記揺動フレーム２０の揺動により、前記チャック軸７（即ち、前記眼鏡レンズ３０）は前記砥石３に対して近接離反する。

前記チャック軸７の一端部は前記揺動フレーム２０より突出し、突出した先端に倣い型１３が着脱可能に設けられ、該倣い型１３は検知ブロック１４に当接する。該検知ブロック１４は、上下方向に出入り可能な案内板１５と該案内板１５の上下動でＯＮ／ＯＦＦされるマイクロスイッチ１６を有する。前記案内板１５は前記マイクロスイッチ１６を作動させるアクチュエータとして機能し、又前記マイクロスイッチ１６に過大な荷重が作用しない様にする。

尚、前記案内板１５を介して前記マイクロスイッチ１６を作動させたが、該マイクロスイッチ１６により直接チャック軸７の上下変位を検出する様にしてもよい。

前記検知ブロック１４の下方に上下方向に移動可能なラックギア１７が設けられ、該ラックギア１７の上端には検知ブロック受け１８が設けられ、該検知ブロック受け１８は前記ラックギア１７と一体に上下動する様になっている。前記検知ブロック１４と前記検知ブロック受け１８との間には球体１９が介在され、前記検知ブロック１４、前記検知ブロック受け１８と前記球体１９とは点接触となっている。尚、該球体１９を省略し、前記検知ブロック受け１８の上面を球面としてもよい。

前記ラックギア１７にはピニオンギア２１を介して形状モータ２２が連結され、該形状モータ２２の駆動で前記ピニオンギア２１が回転され、該ピニオンギア２１の回転により前記ラックギア１７が上下動する。

ここで、前記チャック軸７には前記検知ブロック１４を介して前記ラックギア１７の上下動が伝達され、前記チャック軸７の上下動によって前記揺動フレーム２０が揺動する。前記ラックギア１７、前記ピニオンギア２１により前記形状モータ２２の回転を直線運動に変換する変換部が構成され、該変換部はラック／ピニオン機構となっている。

尚、変換部としては、前記ラックギア１７をスクリューロッドとし、該スクリューロッドに螺合するナットを前記形状モータ２２によって回転するナット／スクリュー機構であってもよい。

前記チャック軸７と平行にベルト２４が設けられ、該ベルト２４はレンズシフトモータ２５によって周回される様になっており、前記ベルト２４と前記揺動フレーム２０とは連結され、前記レンズシフトモータ２５は前記ベルト２４を介して前記揺動フレーム２０を図１中左右方向に移動させる。

而して、前記レンズシフトモータ２５を駆動することで、前記揺動フレーム２０が移動し、前記砥石３に対する前記眼鏡レンズ３０の位置がシフトする様になっている。

又、図１中、３１は制御装置であり、該制御装置３１は砥石モータ、前記レンズモータ８、前記形状モータ２２の回転を制御する。ここで、少なくとも前記レンズモータ８、前記形状モータ２２、前記レンズシフトモータ２５は回転角、回転方向を管理できるモータ、例えばサーボモータ、パルスモータが用いられる。本実施例では、駆動パルスの入力で回転角、回転方向の制御が可能なパルスモータが用いられている。

図２を参照して前記制御装置３１について説明する。

図２中、該制御装置３１は演算部３３、記憶部３４、ドライバ３５、パルスカウンタ３６を有する。

前記演算部３３としては、本装置に特化されたＣＰＵ、或は汎用性ＣＰＵ、埋込みＣＰＵ、マイクロプロセッサ等が用いられる。又、前記記憶部３４としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＤＲＡＭ等の半導体記憶メモリ、ＨＤＤ等の磁気記憶メモリ、ＣＤＲＯＭ等の光学記憶メモリ等が用いられる。

前記記憶部３４には、研削作動、測定作動を制御するシーケンスプログラム、前記モータを駆動、制御する為のモータ駆動プログラム、パルスカウント値に基づき前記検知ブロック受け１８の上面の位置、即ち前記検知ブロック１４の位置を演算し、前記レンズモータ８のパルスカウント値に基づき前記眼鏡レンズ３０のチャック軸７の軸心方向の位置を演算するプログラム、前記眼鏡レンズ３０の軸心方向の位置からレンズ厚みを演算するプログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記演算部３３により各種プログラムが実行されることで、研削作動、測定作動が実行される。

前記演算部３３は、前記ドライバ３５にモータ駆動指令を発し、該ドライバ３５はモータ駆動指令に基づき前記レンズモータ８、前記形状モータ２２に駆動パルスを入力する。又、駆動パルスは前記パルスカウンタ３６に入力され、駆動パルス数がカウントされ、カウント値は前記演算部３３に入力され、更に前記記憶部３４に格納される。

先ず、レンズ加工装置１による前記眼鏡レンズ３０の外形を研削するレンズ加工について略述する。

レンズ加工する場合、前記擬似砥石５，６は最初から組込んでおいてもよく、或は後述する厚み測定時に組込んでもよい。

ここで、研削用の外形形状データが事前に取得され、外形形状データに基づき未加工の眼鏡レンズ３０が研削される場合は、前記倣い型１３に代えて既知の径を有する円板が前記チャック軸７に取付けられる。前記眼鏡レンズ３０の外形を研削する場合は、外周面が平らな前記砥石３ａが使用される。

前記砥石３が回転され、砥石３ａにより眼鏡レンズ３０が研削されている状態で、形状データに基づき前記形状モータ２２が制御され、前記検知ブロック受け１８が前記検知ブロック１４を介して前記チャック軸７を昇降させ、前記眼鏡レンズ３０が形状データに合致する形状に研削される。尚、前記形状モータ２２の前記演算部３３による制御は、前記ドライバ３５から前記形状モータ２２に入力される駆動パルスの制御によって行われる。

次に、外形研削が終えた眼鏡レンズ３０′の厚み測定を行う場合を図１、図３～図６を参照して説明する。厚み測定を行う場合、前記砥石３の回転は停止される。

眼鏡レンズ３０′を前記チャック１１にチャックし、或は外形研削でチャックした状態から続いて厚み測定が行われる。前記検知ブロック受け１８により前記検知ブロック１４を介して前記チャック軸７を押上げ、眼鏡レンズ３０′が前記砥石３から離反した状態とする。

この状態では、前記揺動フレーム２０、前記チャック軸７等の重量（以下、揺動フレーム２０の重量と略す）が前記検知ブロック１４に作用するので、前記案内板１５が押下げられ、前記マイクロスイッチ１６はＯＮの状態となっている。

前記レンズシフトモータ２５を駆動して前記眼鏡レンズ３０′を前記擬似砥石６の近傍迄移動させる。前記レンズシフトモータ２５による前記眼鏡レンズ３０′の移動は、前記レンズシフトモータ２５に入力する駆動パルスによって行われ、又前記レンズシフトモータ２５に入力する駆動パルスが前記パルスカウンタ３６によってカウントされる。

前記眼鏡レンズ３０の移動量、移動後の位置は、前記演算部３３が前記パルスカウンタ３６より入力されるパルスカウント値に基づき演算する。

更に前記形状モータ２２により前記ラックギア１７を介して前記検知ブロック１４を下げ、前記眼鏡レンズ３０′を前記砥石３に当接させる。前記眼鏡レンズ３０′が前記砥石３に当接することで、前記揺動フレーム２０の重量は前記眼鏡レンズ３０′を介して前記砥石３に支持される。

更に、前記形状モータ２２を駆動して前記マイクロスイッチ１６がＯＦＦとなる程度に前記検知ブロック１４を降下させる。前記マイクロスイッチ１６がＯＦＦとなった時の、前記マイクロスイッチ１６のＯＦＦ検知信号が前記演算部３３に入力される。

前記眼鏡レンズ３０′が前記砥石３に当接した状態で、前記レンズシフトモータ２５により前記眼鏡レンズ３０′が図中右方に移動される。前記揺動フレーム２０の重量は前記砥石３支持されたままであるので、前記マイクロスイッチ１６のＯＦＦ状態が維持される。

更に、前記眼鏡レンズ３０′が右方に移動され、前記眼鏡レンズ３０′が前記フランジ６ａから外れると（図４、図６（Ａ）参照）、前記眼鏡レンズ３０′が前記小径円筒部６ｂ迄落下する。落下の過程では、即ち前記眼鏡レンズ３０′が半径方向に変位する過程では、前記揺動フレーム２０の重量は、前記検知ブロック１４に作用し、前記マイクロスイッチ１６がＯＮとなる。従って、該マイクロスイッチ１６は前記眼鏡レンズ３０′が前記フランジ６ａから外れた時点を検出し、検出信号を発する。

マイクロスイッチ１６のＯＮ信号は、前記演算部３３に入力され、該演算部３３はＯＮ信号入力時の前記レンズシフトモータ２５のパルスカウント値を取得し、該パルスカウント値に基づき前記眼鏡レンズ３０′の位置（前記チャック軸７の軸心方向の位置）を演算する。演算された位置は前記眼鏡レンズ３０′の表面（図示では左側の面）の位置となる。

前記眼鏡レンズ３０′が前記レンズシフトモータ２５により更に右方に移動される。又、前記演算部３３はＯＮ信号入力されると前記形状モータ２２により、前記ラックギア１７を少なくとも前記フランジ６ａと前記小径円筒部６ｂとの径差分だけ降下させる。

前記眼鏡レンズ３０′が前記小径円筒部６ｂに当接すると、前記揺動フレーム２０の重量が前記小径円筒部６ｂによって支持されるので、前記マイクロスイッチ１６はＯＮとなる。

尚、前記揺動フレーム２０の重量が前記検知ブロック１４に作用した時に、前記マイクロスイッチ１６がＯＦＦとなり、前記揺動フレーム２０の重量が作用しない時に前記マイクロスイッチ１６がＯＮとなる様に設定してもよい。

次に、前記形状モータ２２を駆動して、前記ラックギア１７を上昇させ、前記検知ブロック１４を介して前記ラックギア１７を押上げ、前記眼鏡レンズ３０′を前記砥石３から離反させる（図１参照）。

前記レンズシフトモータ２５により、前記眼鏡レンズ３０′を図中左方、前記擬似砥石５近傍迄移動させる。前記形状モータ２２を駆動して前記眼鏡レンズ３０′を前記砥石３に当接させる。この状態で、前記マイクロスイッチ１６はＯＮとなる。

当接させた状態で前記眼鏡レンズ３０′を更に左方に移動し、前記フランジ５ａから前記小径円筒部５ｂに落下させる（図６（Ｂ）参照）。

上記したと同様、落下の過程で前記マイクロスイッチ１６がＯＦＦとなり、ＯＦＦとなった時の前記眼鏡レンズ３０′の位置（図６に於いて前記眼鏡レンズ３０′の裏面（図示では右側の面）の位置）が演算される。

前記演算部３３は、前記擬似砥石６から得られた前記眼鏡レンズ３０′の位置と前記擬似砥石５から得られた眼鏡レンズ３０′の位置に基づき両位置間の間の距離を演算する。

更に、両位置間の間の距離から前記フランジ５ａ，６ａ間の外寸を引くことで、前記眼鏡レンズ３０′の厚みを測定することができる。

次に、前記レンズモータ８により前記眼鏡レンズ３０′を所要角度、例えば５゜回転し、上記したと同様の作用を繰返すとことで、５゜回転した時の眼鏡レンズ３０′の厚みを測定することができる。更に、５゜ステップで眼鏡レンズ３０′を３６０゜回転し、５゜ステップ毎の厚みを測定することで、前記眼鏡レンズ３０′の全周の厚みを測定することができる。

尚、更に厚み測定が概略でよい時は、ステップ角度を大きくし、細密に測定したい場合は、ステップ角度を小さくすればよい。

前記眼鏡レンズ３０′の全周の厚み測定が完了すると、厚み中心も演算でき、前記眼鏡レンズ３０′周面にヤゲンを形成するデータを取得することができる。

前記眼鏡レンズ３０′の周面を研削し、ヤゲンを形成する場合は、前記砥石３ｂ，３ｃが用いられる。尚、ヤゲンの形成は、厚み測定に連続して行うことができ、眼鏡レンズ３０の外形研削、厚み測定、ヤゲン形成迄連続して行うことができ、加工時間、測定時間が短縮し、作業効率が向上する。

又、研削作業工程と厚み測定工程とを分離する場合は、前記砥石３を取外し、前記擬似砥石５，６の間にダミーの円板を組込んでもよく、或は小径円筒部５ｂ、小径円筒部６ｂを形成した１つの円板を前記砥石回転軸２に組込んでもよい。

上述した様に、本実施例では、従来のレンズ加工装置に簡単な部品である擬似砥石５，６を追加するだけで、レンズ加工装置が持つ基本的なモジュール（構成要素）のみで、レンズの厚み形状が測定できる。従って、高価なセンサを使用することなく、又繊細なセンサを使用しないので、製造コストを低減できると共に作業性、メインテナンス性を向上させることができる。

１レンズ加工装置
２砥石回転軸
３砥石
５擬似砥石
５ａフランジ
５ｂ小径円筒部
６擬似砥石
６ａフランジ
６ｂ小径円筒部
７チャック軸
８レンズモータ
１４検知ブロック
１６マイクロスイッチ
１７ラックギア
２０揺動フレーム
２２形状モータ
２５レンズシフトモータ
３０眼鏡レンズ
３１制御装置
３３演算部
３４記憶部
３５ドライバ
３６パルスカウンタ

Claims

眼鏡レンズをチャックを介して支持するチャック軸と、該チャック軸を支持し、揺動可能且つ該チャック軸の軸心方向に移動可能な揺動フレームと、該揺動フレームを軸心方向に移動させるレンズシフトモータと、前記チャック軸と平行な砥石回転軸と、変換部を介して前記チャック軸を上下動させ、該チャック軸と前記砥石回転軸とを近接離反させる形状モータと、前記変換部と前記チャック軸間に介在させたマイクロスイッチと、前記砥石回転軸に着脱可能に取付けられる砥石と、制御装置とを具備し、前記砥石回転軸に前記砥石の両側に又は単独で擬似砥石が取付けられ、前記レンズシフトモータ、前記形状モータはパルスモータであり、前記制御装置は、前記レンズシフトモータ、前記形状モータに入力する駆動パルスによって前記レンズシフトモータ、前記形状モータを制御する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズを前記擬似砥石に当接させた状態で前記チャック軸の軸心方向に移動させ、前記マイクロスイッチは、前記眼鏡レンズが前記擬似砥石から外れた時点に検出信号を発する様構成され、前記制御装置は、前記眼鏡レンズの表面、裏面がそれぞれ前記擬似砥石から外れた時の前記検出信号が発せられた時の前記レンズシフトモータ駆動のパルスカウント値を取得し、該パルスカウント値に基づき前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置を演算し、前記眼鏡レンズの表面、裏面の位置と、前記擬似砥石の両外側間の距離に基づきレンズ厚みを測定する様構成されたレンズ加工装置。
前記擬似砥石は前記砥石の両側に設けられ、前記擬似砥石は前記砥石と同径のフランジ部と該フランジ部に対し小径の小径円筒部を有し、両フランジ部の外側面間が既知である請求項１に記載のレンズ加工装置。
前記変換部はラック／ピニオン機構である請求項１に記載のレンズ加工装置。