KR20030081023A - 렌즈가공장치 - Google Patents

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KR20030081023A
KR20030081023A KR10-2003-0016104A KR20030016104A KR20030081023A KR 20030081023 A KR20030081023 A KR 20030081023A KR 20030016104 A KR20030016104 A KR 20030016104A KR 20030081023 A KR20030081023 A KR 20030081023A
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다이마루다카시
진보마사히로
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 렌즈 프레임 형상 데이터에 의해 가공을 행하는 장치에 있어서, 지름의 렌즈에 대한 모따기 가공이나 홈 각인 가공을 간단한 기구로 실현한다. 주 회전공구(50)와 마무리 유니트(7)와의 사이에 배치되어 렌즈(1)를 회전가능하게 지지하는 지지축(41)과, 이 지지축(41)의 회전각도를 검출하는 렌즈위치검출센서(145)와 지지축(41)을 구동하는 모터(45)를 구비함과 동시에, 회전각도와 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 렌즈(1)를 주 회전공구(50) 또는 마무리 가공 유니트(7)를 향하여 변위가능한 렌즈유니트(4)와 렌즈유니트(4)를 지지축(41)의 축 방향으로 변위시키는 베이스유니트(2)를 구비한다. 마무리 가공유니트(7)는, 주축(51)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에서, 지지축(41)에 따라 소정간격으로 배치된 모따기용 회전공구(70)와, 홈 각인용 회전공구(71)와, 이들 회전공구(70, 71)에 연결된 구동모터(72)로 구성된다.

Description

렌즈가공장치{APPARATUS FOR PROCESSING A LENS}
본 발명은, 안경렌즈 등의 렌즈를 안경프레임의 렌즈프레임에 넣기 위한 렌즈의 주연을 소정형상으로 가공하는 렌즈가공장치에 관한 것이다.
종래, 안경렌즈를 렌즈프레임에 넣기 위해서 소정의 주연형상으로 가공하는 경우, 연삭기로 렌즈 둘레의 면을 연삭하거나, 커터로 렌즈 둘레의 면을 절삭하거나 함으로써, 피가공렌즈를 안경프레임의 렌즈 프레임 형상 데이터에 따른 소정의 주연형상으로 마무리하고 있다.
이러한 종류의 가공장치로서는, 예를 들면, 일본 특허공개 2001-18154호 공보에 개시된 것처럼, 렌즈 둘레의 면을 연삭하는 회전가능한 회전공구(연삭기)로 렌즈주연의 평연삭 또는 경사연삭을 행한 후, 마무리 가공인 렌즈주연의 모따기 가공 및 홈 각인 가공을 동축상에 설치한 홈 각인 연삭기와 모따기 연삭기로 행하는 것이 개시되어 있다.
또한, 특개평 2001-87922호 공보에서는, 1개의 볼 엔드 밀(ball end mill)로 렌즈주연의 모따기 가공과 홈 각인 가공을 행하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상술한 종래예에서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 렌즈오목면용 모따기 연삭기와 렌즈볼록면용 모따기 연삭기를 각각 구비하고, 이들 모따기 연삭기사이에 홈 각인용 연삭기를 형성한 일체구조가 되어, 홈 각인 연삭기가 모따기 연삭기의 외주에 돌출하는 구조로 되어 있기 때문에, 작은 지름의 렌즈를 가공하고자 하는 경우에는, 도면에서 A부와 같이, 외주에 돌출한 모따기 연삭기가 렌즈 지지축측에 맞닿아 간섭해 버리고, 모따기 가공을 행할 수 없는 경우가 있었다. 또한, 이 종래예에서는, 모따기 각도를 변경하는 경우, 모따기 가공용 연삭기의 축을 경사시켜 원하는 모따기 각도를 실현하지만, 축을 임의의 각도로 경사시켜 가공을 행하기 때문에 공구의 구동기구나 지지기구가 복잡하게 되어 장치가 대형화된다는 문제가 있다.
또한, 상기 후자의 종래예에서는, 1개의 볼 엔드 밀의 선단을 사용하여 홈 각인 가공을 행하고, 측면에서 모따기 가공을 행하는 것이지만, 렌즈 외주면에 형성하는 홈 폭에 따라서 볼 엔드 밀의 외경이 결정되기 때문에, 모따기 가공의 면적이 큰 경우(또는 모따기 가공의 곡률이 크다)에서는, 다른 위치에서 복수회의 가공을 행하거나, 공구를 이동시키면서 가공을 행하는 필요가 생기고, 가공시간이 길어지게 되어, 장치의 제어가 어렵게 된다는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이뤄진 것으로, 렌즈 프레임 형상 데이터에 의해 가공을 하는 장치에 있어서, 작은 지름의 렌즈에 대한 모따기 가공이나 홈 각인 가공을 간단한 기구로 실현하는 것을 목적으로 하고, 또한, 임의의 모따기 가공을 단시간에 하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내고, 렌즈가공장치의 외관사시도,
도 2는 내부기구의 주요부를 나타낸 사시도,
도 3은 내부기구 중 베이스유니트, 승강유니트, 렌즈유니트를 나타낸 사시도,
도 4는 승강유니트와 렌즈유니트의 수직방향에서의 단면도로, 가공개시의 상태를 나타낸 도면,
도 5는 승강유니트와 렌즈유니트의 단면도로, 가공종료의 상태를 나타낸 도면,
도 6은 승강유니트와 렌즈유니트의 수평방향의 단면도로, 렌즈 지지축이 렌즈를 끼워 두고 있는 상태를 나타낸 도면,
도 7은 승강유니트와 렌즈유니트의 수평방향의 단면도로, 렌즈 지지축이 렌즈를 해방하고 있는 상태를 나타낸 도면,
도 8은 마무리 가공유니트의 사시도로, 대기(후퇴)위치를 나타낸 도면,
도 9는 마무리 가공유니트의 사시도로 가공(전진)위치를 나타낸 도면,
도 10은 홈 각인 가공을 나타내고, (a)는 마무리 가공유니트의 사시도, (b)는 가공중인 렌즈의 단면도,
도 11은 렌즈의 볼록면측의 모따기 가공을 나타낸 단면도,
도 12는 렌즈의 오목면측의 모따기 가공을 나타낸 단면도,
도 13은 렌즈와 반구형 회전공구의 상대위치관계를 나타낸 설명도로, (a)는 공구의 좌표와 렌즈의 위치를 나타내며, (b)는 렌즈의 정점과 모따기부(1e)의 관계를 나타낸 도면,
도 14는 제어부의 블록도,
도 15는 종래예를 나타낸 렌즈 지지축과 마무리 가공용 연삭기의 관계를 나타낸 측면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 렌즈2 : 베이스유니트
3 : 승강유니트4 : 렌즈유니트
5 : 회전공구유니트6 : 측정유니트
7 : 마무리유니트8 : 가공 압력 제어유니트
10 : 렌즈가공장치11 : 커버
12 : 표시부13 : 조작부
41 : 렌즈 지지축70 : 회전공구(모따기 가공용)
71 : 회전공구(홈 각인 가공용)
72 : 마무리 가공모터74 : 베이스
본 발명은, 안경용 렌즈의 주연에 모따기 가공 및 홈 각인 가공을 행하는 마무리 가공유니트를 구비한 렌즈가공장치에 있어서, 상기 렌즈를 지지하는 지지축과, 이 지지축을 회전시킴과 동시에 상기 렌즈 프레임 형상 데이터와 지지축의 회전각도에 따라서 렌즈를 상기 마무리 가공유니트를 향하여 변위시키는 렌즈 지지 유니트와, 상기 렌즈를 지지축의 축 방향으로 변위시키는 축 방향 위치결정수단을 구비하고, 상기 마무리 가공유니트는, 상기 지지축에 따른 소정의 간격으로 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구를 배치하며, 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 연결된 구동수단으로 구성되며, 상기 축 방향 위치결정수단의 축 방향 변위에 따라서 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구 중 한쪽을 선택함과 동시에, 상기 축 방향 변위에 따라서 소정의 가공위치 또는 가공량을 설정하여 렌즈 주연의 마무리 가공을 홈 각인용 회전공구와 모따기용 회전공구에 의해 순차적으로 행한다.
또한, 본 발명은, 안경용 렌즈의 주연에 모따기 가공을 행하는 모따기용 회전공구를 구비한 렌즈가공장치에 있어서, 상기 렌즈를 지지하는 지지축과, 이 지지축을 회전시킴과 동시에 상기 렌즈 프레임 형상 데이터와 지지축의 회전각도에 따라서 렌즈를 상기 모따기용 회전공구를 향하여 상대 변위시키는 렌즈 지지 유니트와, 상기 렌즈를 지지축의 축 방향으로 변위시키는 축 방향 위치결정수단을 구비하고, 상기 모따기용 회전공구는, 반구형 회전공구로 구성됨과 동시에, 상기 축 방향 위치결정수단의 축 방향 변위와 렌즈 지지 유니트의 변위에 따라서 모따기 각도 또는 모따기량을 설정하여, 반구형 회전공구와 렌즈주연과의 상대위치관계에 따라서,렌즈 주연의 모따기 각도 또는 모따기량을 변경가능하게 한다.
[발명의 실시예]
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 렌즈가공장치(10)의 외관을 나타낸 사시도로, 도 2, 도 3은 그 장치 내부의 구성을 나타낸 사시도,
도 1에서, 직육각형 케이스(11)에 수납된 렌즈가공장치(10)의 정면 오른쪽에는, 렌즈의 가공조건 등을 선택 또는 입력하는 조작부(13)와 렌즈 프레임 형상 데이터나 가공데이터 등 가공에 관한 정보를 표시하는 표시부(12)가 설치된다. 이때, 조작부(13)는 터치패널이나 터치스위치 또는 키 등으로 구성되며, 또한, 표시부(12)는 LCD나 CRT 등으로 구성된다.
그리고, 렌즈가공장치(10)의 정면중앙에는, 렌즈의 출입을 행하는 개폐 가능한 도어(14)가 설치된다.
다음에, 장치의 전체적인 설명을 행한 후, 각 기구의 상세한 설명을 행한다.
<1.장치의 개요>
도 2에서, 케이스(11)의 내부에는, 주 회전공구(50)를 구비한 주축(51)과 평행한 방향(도면에서 X축 방향)으로 변위가능한 베이스유니트(2)가 설치되고, 이 베이스유니트(2)는 수직방향(도면에서 Z축 방향)으로 변위가능한 렌즈유니트(렌즈 지지 유니트)(4)를 지지한다.
여기서, 도 2의 좌우방향(렌즈가공장치(10)의 폭방향)을 X축, 수직방향(장치의 높이 방향)을 Z축, 도 4의 좌우방향(장치의 내측을 향한 방향)을 Y축으로 하고, 이들 3축은 직교하는 것으로 한다.
렌즈유니트(4)에는, 2분할되어 렌즈(1)의 중심을 선택적으로 끼워 두는 것이 가능한 렌즈 지지축(41)이 회전가능하게 지지되며, 렌즈 지지축(41)은, 베이스 플레이트(15)상에 지지된 주 회전공구(연삭기 또는 커터)(50)의 수직선상에 위치하고, 렌즈 지지축(41)과 주 회전공구(50)의 주축(51)은 X축을 따라 평행하게 배치된다. 또한, 렌즈(1)는 렌즈 지지축(41)의 축선과 직교하는 평면을 따라 끼워진다.
그리고, 렌즈 지지축(41)의 수직선상에는, 렌즈(1)의 볼록면 및 오목면의 양면의 위치를 측정하는 스타일러스(60, 61)를 구비한 측정유니트(6)가 고정 설치된다.
스타일러스(60, 61)는 렌즈 지지축(41)과 평행한 방향으로 변위가능하고, 렌즈유니트(4)를 상승시킨 상태에서 스타일러스(60, 61)를 렌즈(1)의 양면에 접촉시키고, 렌즈 지지축(41)을 회전시킴과 동시에, 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 렌즈유니트(4)를 수직방향으로 승강시켜 렌즈(1)의 마무리 위치를 측정한다.
렌즈(1)의 가공은, 도 2에 나타낸 상태로부터 주 회전공구(50)를 회전시키고, 렌즈유니트(4)를 하강시켜 렌즈 지지축(41)을 회전시키면서 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서, 렌즈유니트(4)를 승강시켜, 렌즈(1)의 주연(외주)을 소정의 형상으로 연삭한다.
요컨대, 렌즈 지지축(41)의 회전각도에 대응하는 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 렌즈유니트(4)를 승강시킴으로써, 렌즈(1)의 회전각도에 따른 가공 깊이로연속적으로 연삭을 행한다. 이 가공 중에 렌즈(1)를 주 회전공구(50)로 가압하는 힘(가공압력)은 렌즈유니트(4) 자체의 무게에 의해 주어진다. 이때, 렌즈(1)의 재질에 따른 가공압력의 조정은, 렌즈유니트(4)의 위쪽에 설치한 가공압력 제어유니트(8)가, 렌즈유니트(4) 자체의 무게의 일부를 지지함으로써 행해진다.
그리고, 베이스유니트(2)를 도면에서 X축 방향으로 변위시키는 것으로, 렌즈(1)와 주 회전공구(50)와의 접촉위치를 변경하여 평연삭(flat grinding)과 경사(bevel)연삭의 선택을 행하며, 또한, 거친 연삭과 마무리 연삭의 전환을 행한다.
다음에, 렌즈유니트(4)의 위쪽에는, Y축 방향(장치의 안쪽 방향)으로 변위가능한 모따기용 회전공구(70) 및 홈 각인용 회전공구(71)를 갖는 마무리 가공유니트(7)(마무리 가공수단)가 배치되며, 마무리 가공유니트(7)의 전진위치로서는, 모따기용 회전공구(70) 및 홈 각인용 회전공구(71)가 렌즈 지지축(41)의 수직상에 위치하며, 렌즈유니트(4)를 상승시킴과 동시에, 베이스유니트(2)의 X축 방향으로의 구동에 의해 사용하는 회전공구(70, 71) 및 가공위치를 설정하여, 마무리 가공을 행할 수 있다.
이하, 각부의 상세 내용에 대해서 각각 설명한다.
<2. 주축유니트>
도 2, 도 3, 도 4에서, 케이스(11)의 내부에는, 회전공구(다이아몬드 등을 포함하는 연삭기 또는 커터)(50)를 설치한 주축(51)과, 주축(51)을 구동하는 모터(55)가 베이스 플레이트(15)상에 고정 설치되어, 이들을 주체로 주축유니트(5)가 구성된다.
우선, 주축(51)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(15)상에서 X축을 따라 회전가능하게 지지되어 렌즈 지지축(41)과 평행해진다.
주축(51)의 단부에는, 렌즈(1)에 기계가공을 시행하는 주 회전공구(50)가 장착되고, 이 주 회전공구(50)는, 도 2에서 X축 방향의 중앙부, 또한, 장치의 정면측(도면에서 좌하측)에 위치하며, 주축(51)의 기저 단부(base end portion)(도면에서 오른쪽)는 벨트(57) 및 풀리(pulley)를 통해 모터(55)에 의해 구동된다.
렌즈(1)에 기계가공을 시행하는 주 회전공구(50)는, 도 2에서, 주축(51)의 선단측(도면에서 좌측)으로부터 평연삭 거친 연삭기(50a), 평연삭 마무리 연삭기(50b), 경사연삭 거친 연삭기(50c), 경사연삭 마무리 연삭기(50d)가 순차로 설치된다. 이때, 주 회전공구(50)로서는, 연삭기 대신해 커터 등으로 구성하여 절삭을 할 수 있다.
<3. 베이스유니트>
렌즈유니트(4)를 X축 방향으로 구동하기 위한 베이스유니트(2)는, 도 2에서 주축(51)의 내측(Y축 방향으로 도면에서 오른쪽)으로 배치된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 베이스유니트(2)는, X축 방향으로 변위가능한 베이스(20)와 이 베이스(20)를 X축 방향으로 구동하여 위치결정 제어를 행하는 서보 모터(이하, X축모터)(25)를 주체로 구성된다.
베이스(20)는, 베이스 플레이트(15)상에서 X축 방향을 따라서 고정 설치된 평행한 가이드부재(21, 22)상을 변위가능하게 적재하여, X축 방향으로 변위가능하게 지지된다.
도 3에서, 베이스(20)의 하측에는 가이드부재(21, 22) 사이에 수나사(23)가 회전가능하게 배치되고, 베이스(20)의 하면에 고정 설치한 암나사(24)가 수나사(23)와 나사 결합하고, 나사(23)의 회전에 따라서 베이스(20)가 X축 방향으로 구동된다.
그 수나사(23)의 일단과 X축모터(25)는 톱니바퀴(gear) 및 톱니 달린 벨트(26)를 통해 연결되고, X축모터(25)의 회전각도에 따라서 베이스(20)가 X축 방향에서 위치결정된다.
<4.승강유니트>
베이스(20)상에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 4개의 지주(401∼404)가 세워져 설치되고, 이 중 2개의 지주(401, 402)가 렌즈유니트(4)의 프레임(40)을 관통하여, 렌즈유니트(4)를 수직방향(Z축 방향)으로 변위가능하게 안내한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 것처럼, 렌즈유니트(4)는, Z축 방향으로 변위하는 승강유니트(3)에 의해서 수직방향으로 구동되어 수직방향에서의 위치결정이 행하여진다. 이때, 렌즈유니트(4)는, 베이스유니트(2)에 의해서 X축 방향의 위치가 결정된다.
이 승강유니트(3)는, 도 3, 도 4 및 도 6에서, 지주 401과 402 사이의 베이스(20)상에 지지되어 렌즈유니트(4)의 프레임(40)을 수직방향에서 관통하는 나사(31)와, 내주에서 이 나사(31)와 나사 결합하는 한편, 상단에서 렌즈유니트(4)의 프레임(40)측과 접촉하여 렌즈유니트(4)를 지지가능한 위치결정부재(34)와, 나사(31)의 하단과 톱니 달린 벨트(32) 및 기어를 통해 연결된 서보 모터(이하, Z축모터)(33)를 주체로 구성되어 베이스(20)상에 배치된다.
이 승강유니트(3)는, Z축모터(33)를 구동함으로써, 나사(31)를 회전시키고, 나사(31)와 나사 결합하는 암나사(35)를 구비한 위치결정부재(34)를 Z축 방향으로 구동한다. 이때, 암나사(35)는 후술하는 것처럼, 둘레방향의 회동을 렌즈유니트(4)측으로 규제하기 때문에, Z축 방향으로 변위한다.
위치결정부재(34)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 렌즈유니트(4)의 프레임(40)에 설치한 수직방향의 구멍부(40A)의 내주와 수직방향으로 상대변위 가능하고 활주가능하게 접하고 있다.
그리고, 이 구멍부(40A)의 상단에는, 프레임(40)측과 결합한 천정부(400)가 설치되고, 도 3, 도 6에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 암나사(35)의 측방에는 Z축 방향으로 세워져 설치된 스토퍼(36)가 천정부(400)의 하면과 접촉가능한 위치에 설치된다.
도 3은, 위치결정부재(34)의 상부로부터 돌출한 스토퍼(36)가 천정부(400)의 하면과 접촉한 상태에서, 천정부(400)로부터 받은 렌즈유니트(4)의 하중을, 스토퍼(36), 암나사(35)로 이루어진 위치결정부재(34)로 지지한다. 또한, 암나사(35)와 스토퍼(36)는 각 기저부에서 베이스(340)를 통해 서로 결합되어 있다.
또한, 프레임(40)의 구멍부(40A)의 단면형상은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34) 및 스토퍼(36)가 Z축회전(도 6의 평면에 수직한 방향)으로 서로 멈춰지는 형상으로 구성되고, 나사(35)의 회전에 의해 암나사(35)가 공전하는 것을방지한다. 즉, 암나사(35)의 측방에 고정 설치된 스토퍼(36)가 구멍부(40A)측에 장착됨으로써, 위치결정부재(34)의 회전이 저지되며, 나사(35)의 회전에 따라서 암나사(35)가 승강하고 이에 따라 위치결정부재(34)가 Z축 방향으로 변위한다.
여기서, 스토퍼(36)가 천정부(400)에 접촉하지 않은 상태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 렌즈유니트(4)로 지지된 렌즈(1)가 주 회전공구(50)에 접촉하여 렌즈유니트(4) 자체의 무게가 가공압력으로서 가해져 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 천정부(400)의 하면은 접촉하지 않고, 소정의 틈이 형성된다.
이 틈에 대향한 천정부(400)의 하측에는, 렌즈유니트(4)의 가공이 종료한 것(수직방향위치)을 검출하는 센서 암(300)(상대변위 증폭수단)의 일단을 삽입하는 구멍부(421)가, 도면에서 Y축 방향을 따라서, 또한, 구멍부(40A)를 횡단하여 관통형성된다.
센서 암(300)은, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도면에서 좌측(Y축 방향)으로 신장하여 구멍부(421)에 삽입된 암(301)과, 도면에서 아래쪽(Z축 방향, 베이스(20)측)으로 신장하는 암(302)으로 이루어진 역L자형의 일체의 암으로서 형성된다. 암 301과 302는 서로 거의 직각으로 배치된다.
여기서, 수평방향의 암(301)과 수직방향의 암(302)의 길이는, 암 302쪽이 길게 설정된다.
이 역L자형의 센서 암(300)은, 도중의 굴곡부(303)가 렌즈유니트(4)의 천정부(400)에 설치한 축(420)으로 요동가능하게 지지되어, X축 주위에서 요동 가능해진다.
또한, Z축 방향으로 신장한 암(302)과 천정부(400)와의 사이에는, Y축 방향으로 신장한 암(301)을 도 4, 도 5의 아래쪽(도면에서 반시계방향)을 향하여 미는 스프링(310)이 설치된다.
구멍부(421)에 삽입된 암(301)은, Y축 방향으로 구멍부(40A)를 횡단하기 때문에, 나사(31)를 삽입 통과하는 관통부를 구비함과 동시에, 암(301)의 구멍부(40A) 내주에 대향한 하면은, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 접촉 또는 분리 가능해진다.
또한, 센서 암(300)은 스프링(310)에 의해서 도면에서 반시계방향으로 밀리기 기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 암(301)이 떨어져 있는 상태(스토퍼(36)가 천정부(400)로부터 떨어진 상태)에서는, 암(301)의 선단부(301A)가 구멍부(421)의 하측에 접촉하여 장착된다.
한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 스토퍼(36)와 렌즈유니트(4)의 천정부(400)가 접촉한 상태(도 3과 같이 스토퍼(36)가 천정부(400)에 접촉한 상태), 바꾸어 말하면 위치결정부재(34)에서 렌즈유니트(4)를 지지한 상태에서는, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)이 암(301)을 위쪽으로 누르고, 이에 따라 센서 암(300)이 회전하여 Z축 방향으로 연장하는 암(302)은 소정의 위치(예를 들면, 도5와 같이 수직방향으로의 위치)가 된다.
그리고, 프레임(40)에는, 센서 암(300)의 하부(암(302))를 따르도록 브라켓(422)이 아래쪽을 향하여 돌출 설치되고, X축 주위에 요동하는 암(302)의 하단측에 대향가능한 브라켓(422)의 소정의 위치에는, X축 주위에 요동하기 시작한암(302)의 자유단측을 검출하는 가공종료 검출센서(검출수단)가 배치된다. 이때, 자유단측이란, 센서 암(300) 중, 가공종료 검출센서(320)로부터 검출되는 단부측으로, 본 실시예에서는 암(302)의 단부측이 된다.
이 가공종료 검출센서(320)는, 예를 들면, 포토인터럽터 등의 광 센서로 구성되며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 요동하기 시작한 암(302)이 소정의 위치(수직방향에 따른 위치로, 렌즈유니트(4)와 위치결정부재(34)가 접촉한 위치)가 되면, 가공종료 검출센서(320)의 포토인터럽터가 빛을 가리었을 때에 가공종료 검출센서의 출력이 ON이 되어 가공이 종료한 것을 검출한다.
이렇게 해서, 승강유니트(3)는, 상승방향에서 렌즈유니트(4)를 지지하여, 렌즈유니트(4)가 렌즈(1)의 가공을 시작한 후에는, 승강유니트(3)의 Z축 방향 위치에 따라서 가공 깊이(가공량)가 결정되고, 소정의 가공 깊이에 달하면 가공종료 검출센서(320)가 ON이 되어, 렌즈(1)의 회전각도마다 가공의 진행상황을 검출할 수 있고, 렌즈(1)의 전체 둘레부에서 가공종료 검출센서의 출력이 ON이 되면, 렌즈(1)의 주연의 가공이 완료한 것을 판정할 수 있다.
<5.렌즈유니트>
상기 승강유니트(3)에 의해서 Z축 방향으로 변위하는 렌즈유니트(4)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스(20)상에 세워져 설치된 2개의 지주(401, 402)로 수직방향(Z축 방향)으로 변위가능하게 안내되고, 2분할된 렌즈 지지축(41)과 렌즈 지지축(41)을 회전시키는 렌즈구동모터(45)와 렌즈 지지축(41)에 의한 렌즈(1)에의 끼워 두는 압력을 변경하는 렌즈 척(chuck) 모터(46)를 주체로 구성되어 있다.
도 4에서 렌즈(1)를 끼워 둠과 동시에 회전시키는 렌즈 지지축(41)이 주 회전공구(50)의 바로 위에 위치하고, 렌즈 지지축(41)의 축선과 주축(51)의 축선을 연결하면 수직방향이 된다.
렌즈유니트(4)의 프레임(40)에는, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 장치의 정면측(도 3의 좌측아래)을 향하여 암(410, 411)이 돌출 설치되어 세 변을 갖는 직사각형으로 되어 있고, 이 암(410, 411)이 렌즈 지지축(41)을 지지하고 있다.
여기서, 도 3 및 도 6에서, 렌즈 지지축(41)은, 중앙부에서 2분할되어 암 410으로 지지되는 축(41R)과 암 411로 지지된 축(41L)으로 이루어지고, 도 6의 좌측의 암 411에 의해서 축(41L)이 회전가능하게 지지되며, 도 6의 우측의 암 410에 의해서 축(41R)이 회전가능 또한 축 방향(X축 방향)으로 변위가능하게 지지된다.
그리고, 축(41L, 41R)은, 톱니 달린 벨트(47, 48, 49)를 통해 렌즈구동모터(45)에 의해서 회전구동된다. 또, 톱니 달린 벨트(47, 48)는 축(430)을 통해 연결되어 축(41L, 41R)의 회전각도는 동기한다.
이 때문에, 축(41L)에는 톱니 달린 벨트(47)와 맞물리는 기어(432)가 고정 설치되고, 축(41R)에는 톱니 달린 벨트(48)와 맞물리는 기어(431)가 설치된다. 여기서, 축41R은 암(410)에 대하여 X축 방향으로 변위가능하기 때문에, 기어(431)의 내주와의 사이에 설치한 키(433)에 의해 회전방향으로 결합하는 한편, X축 방향으로 상대변위 가능해진다.
도 6에서, 축(41R)의 단부측(도면에서 우측)에는, 렌즈 척 모터(46)로 구동되는 척 기구가 설치된다.
이 척 기구는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 톱니 달린 벨트(440)와 맞물리는 기어(441)의 내주에는 암나사(442)가 형성되고, 이 암나사(442)에는 축(41R)과 축 방향으로 접촉가능한 구동부재(461)에 설치한 수나사부(443)가 나사 결합한다.
축(41R)의 회전위치는, 톱니 달린 벨트(48)에 연결된 렌즈구동모터(45)로 결정되고, 또한, 축(41R)의 축 방향위치는, 후술하는 것 같이, 렌즈 척 모터(46)의 회전에 따라서 기어(441)가 회전하고, 암나사(442)와 나사 결합한 구동부재(461)의 수나사부(443)가 축 방향으로 변위함으로써, 축(41R)은 구동부재(461)에 의해 X축 방향으로 눌리고, 축(41R)의 단부가 렌즈(1)에 접촉하여, 축(41R)과 축(41L)으로 렌즈를 끼워 두는 압력(보압(holding pressure))을 렌즈 척 모터(46)에 의해 임의로 설정할 수 있다. 여기서는, 렌즈 척 모터(46)에의 구동전류의 크기에 의해서 렌즈(1)의 보압을 설정하고 있다.
도 7에서, 렌즈 지지축(41)의 좌측 축(41L)의 선단에는, 렌즈홀더 받침대(141)가 고정 설치되며, 이 렌즈홀더 받침대(141)에는, 미리 렌즈(1)를 고정한 렌즈홀더(16)가 탈착가능하게 부착되어 있다.
한편, 축(41L)과 동축선상에 배치된 축(41R)은, X축 방향으로 이동하여 선단에서 렌즈(1)를 누른다. 요컨대, 축(41R)은, 렌즈 척 모터(46)의 구동에 의해 렌즈(1)측으로 이동하고, 그 선단의 렌즈 프레서(142)에 의해서 렌즈(1)를 가압하여, 렌즈 지지축(41L)과의 사이에 렌즈(1)를 끼워 둔다. 이때, 렌즈 프레서(142)는 고무 등의 탄성을 구비한 수지 등으로 구성된다.
오목형으로 형성된 렌즈홀더(16)의 끝면에, 양면 접착패드(161)를 통해렌즈(1)의 볼록면(1a)이 동축상에 접착되어 있고, 렌즈 프레서(142)는, 렌즈(1)의 오목면(1b)에 가압한다. 또한, 렌즈 프레서(142)는, 렌즈를 누르는 축(41R)의 선단에서 전방향으로 요동가능하게 부착되고, 렌즈(1)의 오목면(1b)에 한쪽만 닿게 하지 않고, 조화롭게 잘 가압하도록 되어 있다.
이에 따라, 도 7에 나타낸 바와 같이, 축(41L)에 렌즈(1)를 고정한 렌즈홀더(16)를 부착한 상태에서, 렌즈(1)를 렌즈 프레서(142)로 끼워 두기 위해서는, 렌즈 척 모터(46)를 소정의 방향(정회전)으로 구동하고, 기어(441)를 정방향으로 회전시키면 기어(441) 내주의 암나사(442)와 축(41R)의 수나사부(443)의 상대회전에 의해서 축(41R)은 도 9의 좌측으로 변위한다. 또한, 수나사부(443)를 설치한 구동부재(461)는 단부에 설치한 플레이트(337)로부터 축(41R)과 평행하고, 또한, 축(41L)측으로 돌출 설치되어 센서 로드(rod)(435)가 암(410)에 의해 회전방향으로 장착됨으로써 수나사부(443)의 회전을 막아 구동부재(461)를 축 방향으로만 구동한다.
축(41R)의 좌측방향으로의 변위에 의해, 구동부재(461)가 축(41R)을 눌러 X축 방향으로만 변위하고, 렌즈(1)의 오목면(1b)에 렌즈 프레서(142)를 가압한다.
렌즈 척 모터(46)를 더 회전시키면, 렌즈(1)를 가압하기 위한 힘이 증대하기 때문에, 렌즈 척 모터(46)의 소비전류가 증대하고, 이 전류를 검출함으로써, 렌즈(1)의 보압을 설정한다.
한편, 가공 종료시 등에는, 렌즈 척 모터(46)를 역방향으로 회전시켜 축(41R)을 도 6의 우측방향으로 구동하고, 렌즈 프레서(142)를 렌즈(1)로부터 떼어내며, 도 7에 나타낸 바와 같이 렌즈(1)와 렌즈 프레서(142) 사이에 소정의 틈을 형성하여, 렌즈(1) 및 렌즈홀더(16)를 탈착가능하게 하는 대기위치까지 축(41R)을 변위시킨다. 또한, 구동부재(461)와 축(41R)은, 축(41R)의 선단에서 도면의 오른쪽으로 돌출 설치한 작은 지름의 축부(470)에 설치한 스냅 링(snap ring)(도시생략) 등에 의해, 구동부재(461)가 도면에서 우측으로 변위하면 축부(470)가 구동부재(461)로 잡아당겨져서 우측으로 변위한다.
또한, 렌즈 지지축(41)의 축(41R)은 X축 방향으로 변위하기 때문에, 그 위치를 파악할 필요가 있고, 렌즈(1) 맞은편측에서는 도시하지 않은 센서에 의해 렌즈(1)에 접촉한 것을 검지하고, 또한 보압은 렌즈 척 모터(46)의 전류를 감시하는 것에 의해 판정하고, 도 7의 대기위치를 향하여 좌측으로 축(41R)을 변위시킬 때는, 렌즈유니트(4)의 암(410)에 설치한 리미트 스위치(435)에 의해 소정의 대기위치를 검출한다.
도 7에서, 리미트 스위치(435)는, 기어(441)를 지지하는 위치에서 암(410)에 고정된다.
한편, 렌즈 지지축(41)의 렌즈 프레서측이 되는 축(41R)의 우측 단부에는 플레이트(437)를 통해 센서로드(435)가 축(41R)과 평행하고, 또한, 축(41L)측으로 돌출 설치된다. 그리고, 이 센서로드(435)의 단부에 리미트 스위치(435)에 접촉가능한 검출부(437a)가 형성된다.
축(41R)이 도면에서 우측으로 이동하면, 축(41R)에 고정된 센서로드(435)도 우측으로 이동하고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 검출부(437a)가 리미트 스위치(435)에 접촉한 위치가 축(41R)의 대기위치가 되어, 리미트 스위치(435)는 ON이 된다.
다음에, 렌즈(1)의 회전각도에 따라서 가공 깊이를 결정하기 때문에, 축(41L)은 암(411)을 관통하고, 이 암(411)으로부터 돌출한 단부에 슬릿판(143)이 고정되어 있고, 이 슬릿판(143)의 회전위치를 암(411)에 고정된 광 센서(렌즈위치센서)(145)가 검출함으로써, 렌즈 지지축(41L)에 지지된 렌즈(1)의 위치(회전각도)가 검출된다.
이러한 구성의 렌즈유니트(4)에서는, 렌즈홀더 받침대(141)에 렌즈(1)가 고정되면, 렌즈 척 모터(46)를 구동하여, 렌즈 지지축(41R)이 도 7의 좌측으로 이동한다. 그리고, 렌즈(1)를 렌즈 프레서(142)에 의해서 가압함으로써, 렌즈(1)가 고정된다.
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 주 회전공구(50)는 베이스 플레이트(15)상에 고정 설치되어 있고 변위하지 않지만, 렌즈유니트(4)에 의해 지지된 렌즈(1)는, 승강유니트(3)의 Z축 방향변위에 의해서, 주 회전공구(50)의 수직방향으로 변위하여 임의의 가공 깊이를 얻을 수 있다.
또한, 렌즈구동모터(46)의 회전각도에 의해서 렌즈(1)의 가공위치를 변경하고, 렌즈(1) 둘레의 면에서 임의의 가공 깊이로 가공을 행할 수 있다.
그리고, 베이스(20)의 X축 방향변위에 의해, 렌즈(1)와 주 회전공구(50)와의 접촉위치를 변경하여, 가공을 행하는 공구의 변경을 행할 수 있다.
<6. 마무리유니트>
다음에, 도 2에서, 렌즈 지지축(41)의 상부에는, 상기 측정유니트(6)의 안(도 2의 우측)에는, Y축 방향(장치의 내측방향)으로 변위가능한 마무리유니트(7)가 배치된다.
마무리유니트(7)는, 도 2, 도 8에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(15)로부터 세워져 설치된 도시하지 않은 프레임의 상부에는, Y축 방향으로 변위가능한 베이스(74)에, 렌즈(1) 주연을 모따기 가공하는 회전공구(70)와 렌즈(1)의 외주면에 홈 각인 가공을 행하는 회전공구(71)와, 이들 회전공구(70, 71)를 구동하는 마무리 가공모터(72) 및 베이스(74)를 Y축 방향으로 구동하는 마무리유니트 구동모터(73)로 구성된다.
회전공구(70, 71)는 Z축 방향을 따라서 세워져 설치됨과 동시에, 렌즈 지지축(41)을 따르는 X축 방향으로 소정의 간격으로 배치되고, 또한, 각각 베이스(74)에 지지된다.
도 8에서, Y축 방향에는 한 쌍의 가이드축(701, 702)이 소정의 간격으로 평행하게 도시하지 않은 프레임상에 고정 설치되고, 베이스(74)의 좌우에 설치한 정지부재(stopping member)(74a, 74b)의 관통구멍이 이들 가이드축(701, 702)에 삽입 통과되고, 베이스(74)의 좌우는 Y축 방향으로 변위가능하게 지지되어 있다.
도 8의 우측에는, 가이드축(701)과 평행하여 나사(75)가 베이스 플레이트(15)측의 프레임에 지지되고, 이 나사(75)는 벨트(76)를 통해 마무리유니트 구동모터(73)에 의해 구동된다.
가이드축(701)에 삽입 통과된 정지부재(74a)에는, 내주의 암나사로 나사(75)에 나사 결합한 구동부재(77)가 고정 설치되고, 나사(75)의 회전에 따라서 구동부재(77)가 Y축 방향으로 변위함으로써 베이스(74)를 Y축 방향으로 구동한다.
다음에, 렌즈(1)의 모따기 가공을 행하는 회전공구(70)는, 반경 R로 구성된 반구형 연삭기(또는 커터)로 구성된다. 모따기 가공용 회전공구(71)는, 도 8에서, 수직방향으로 배치한 축(703)의 하단에 고정 설치되고, 이 축(703)은 베이스(74)에 설치한 베어링(704)으로 지지된다. 이 축(703)의 상단에는 풀리(705)가 고정 설치되고, 벨트(706)(전동수단)를 통해 마무리 가공모터(72)의 풀리(720)에 연결되어, 회전구동된다.
렌즈(1)의 홈 각인 가공을 행하는 회전공구(71)는, 끝이 가는 엔드 밀(end mill)로 구성된다. 이 회전공구(71)는, 도 8에서, 수직방향으로 배치한 축(713)의 하단에 고정 설치되고, 이 축(713)은 베이스(74)에 설치한 베어링(714)으로 지지된다. 축(713)의 상단에는 풀리(715)가 고정 설치되고 벨트(716)(전동수단)를 통해 마무리 가공모터(72)의 풀리(720)에 연결되어 회전구동된다.
이들 회전공구는, 베이스(74)로부터 각 공구선단까지의 Z축 방향의 거리가 같게 설치된다. 또한, 베이스(74)로부터 홈 각인 가공용 회전공구(71)의 선단까지의 Z축 방향의 거리가, 같은 베이스(74)로부터 모따기 가공용 회전공구(70)까지의 Z축 방향의 거리보다도 작게 설치되고, 모따기 가공시에, 홈 각인 가공용 회전공구(71)가 렌즈 지지축(41)이나 렌즈홀더 받침대(141)에 간섭하지 않도록 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 주축(51)으로부터 홈 각인용 회전공구(71)의 선단까지의 거리는, 같은 주축(51)으로부터 모따기용 회전공구(70)의 선단까지의 거리 이상으로 설정하여도 된다.
마무리 가공모터(72)의 풀리(720)에는 2개의 벨트가 감겨져 있기 때문에, 벨트(706, 716)는 Z축 방향으로 오프셋하여 배치되고, 도 8에서는, 엔드 밀을 구동하는 벨트(716)가 풀리(720)의 위쪽에 감겨지고, 구형의 회전공구(70)를 구동하는 벨트(706)가 풀리(720)의 아래쪽에 감겨져 있으며, 하나의 모터(72)로 2개의 회전공구(70, 71)가 구동된다.
도 2, 도 8에서, 마무리유니트(7)는, 마무리 가공을 행하지 않는 소정의 대기위치에 있고, 이 상태에서는, 2개의 회전공구(70, 71)가 렌즈(1) 및 스타일러스(60, 61)보다도 장치의 내부 위치(도 2의 우측)에 위치한다.
마무리 가공(모따기 가공, 홈 각인 가공)을 행할 때는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 마무리 유니트 구동모터(73)의 구동에 의해서, 2개의 회전공구(70, 71)를 렌즈 지지축(41)의 바로 위까지 이동시킨다.
이 상태에서, 상술한 측정유니트(6)는, 대기위치에 있기 때문에, 스타일러스(60, 61) 사이에 회전공구(70, 71)를 전진시키고, 각각 렌즈 지지축(41)의 수직상이 되는 위치가 마무리 가공유니트(7)의 전진위치(가공위치)가 된다.
마무리가공은, 이 도 9에 나타낸 베이스(74)의 전진위치에서 행해지고, 예를 들면, 홈 각인 가공을 행하는 경우에는, 렌즈 지지축(41)의 회전각도와 상기 측정유니트로 측정한 렌즈위치에 따라서, 회전공구(엔드 밀)(71)의 축선(71c)이 렌즈 외주(1d)의 소정의 위치와 대향하도록 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 변위시킨다.
그리고, 마무리 가공모터(72)를 구동하여 회전공구(71)를 회전시키고, 렌즈구동모터(45)를 구동하여 렌즈(1)를 회전시키면서 도 10a, 10b에 나타낸 바와 같이, 렌즈(1)의 회전각도에 따라서 렌즈유니트(4)를 Z축 방향으로 승강시킴과 동시에, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 구동하여, 렌즈 외주(1d)를 따라 엔드 밀로 구성된 회전공구(71)에 의해 소정의 가공 깊이로 홈을 형성한다. 이때, 회전공구(70)는 벨트(706)를 통해 마무리 가공모터(72)에 연결되기 때문에, 가공은 행하지 않고 공전한다.
계속해서, 모따기 가공을 행하는 경우에는, 렌즈외주(1d)가 회전공구(71)의 선단보다도 소정량 만큼 아래쪽으로 이동된 후, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 구동하여 렌즈 외주(1d)가 반구형 회전공구(70)와 대향 가능한 위치로 렌즈유니트(4)를 변위시킨다.
이 모따기 가공에서, 우선, 볼록면(1a)의 모따기를 행하는 경우에는, 반구형 회전공구(70c)의 측면의 소정의 바로 아래에 볼록면(1a)과 외주(1d)가 위치하도록, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 구동하여 마무리 가공모터(72)를 회전시킴과 동시에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 렌즈 지지축(41)의 회전각도와 상기 측정유니트(6)로 측정한 렌즈(1)의 주연의 위치에 따라서 렌즈유니트(4)를 상승시켜, 반구형 회전공구(70)의 측면에 렌즈(1)의 주연을 접촉시킨다. 이때, 볼록면(1a)의 모따기 가공에서는, 반구형 회전공구(70)의 축선은, 도 11에 나타낸 바와 같이, 렌즈 외주(1d)보다도 렌즈볼록면(1a)측으로 이동된 위치에 위치한다.
그리고, 렌즈구동모터(45)에 의해 렌즈 지지축(41)을 회전시키면서, 렌즈 지지축(41)의 회전각도와 측정유니트(6)로 측정한 회전각도에 따른 주연의 위치에 따라서 렌즈유니트를 승강시킴과 동시에, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 변위시키는 것으로, 렌즈(1)의 볼록면(1a) 주연의 모따기 가공을 행한다.
계속해서, 렌즈(1)의 오목면(1b) 주연을 모따기 가공하는 경우는, 렌즈 외주(1d)가 회전공구(71)의 선단보다도 소정량 만큼 아래쪽으로 이동된 후, 도 12에 나타낸 바와 같이, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 구동하여, 회전공구(70)의 축선(70c)이 렌즈 외주(1d)보다도 도면에서 우측으로 위치하고, 또한, 반구형 회전공구(70)의 측면과 렌즈외주(1d)가 대향 가능한 위치에 렌즈유니트(4)를 변위시킨다.
그리고, 렌즈 지지축(41)의 회전각도와 상기 측정유니트(6)로 측정한 렌즈(1)의 주연 위치에 따라서 렌즈유니트(4)를 상승시키고, 렌즈구동모터(45)에 의해 렌즈 지지축(41)을 회전시키면서, 렌즈 지지축(41)의 회전각도와 측정유니트(6)로 측정한 회전각도에 따른 주연 위치에 따라서 렌즈유니트(4)를 승강시킴과 동시에, 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 변위시킴으로써, 렌즈(1)의 오목면(1b) 주연의 모따기 가공을 행한다.
이들 마무리가공이 종료한 후에는, 베이스(74)를 소정의 대기위치로 후퇴 구동함과 동시에, 마무리 가공모터(72)를 정지시키고, 또한 렌즈유니트(4)를 소정의 탈착위치로 이동시킴으로써, 모든 가공이 종료한다.
<7. 제어유니트>
렌즈가공장치(10)는, 상기와 같은 각종 기구(유니트)로 구성됨과 동시에, 도 14에 나타낸 바와 같이, 상기 각 유니트를 제어하는 제어부(9)를 구비하고 있다.
도 14에서, 제어부(9)는, 마이크로프로세서(CPU)(90)와 기억수단(메모리나 하드디스크 등)(91), 각 모터나 센서 등에 접속되는 I/O 제어부(인터페이스)(92)를 주체로 구성되며, 외부의 프레임 형상 측정장치(900)로부터 보내져 온 렌즈 프레임 형상 데이터를 판독하고, 조작부(13)에 의해 설정된 렌즈(1)의 특성(재질, 경도 등)에 따라서 소정의 가공을 행하도록, 각 센서의 데이터를 판독함과 동시에 각 모터를 구동한다. 이때, 프레임 형상 측정장치(900)로서는, 예를 들면, 일본국특개평6(1994)-47656호 공보 등에 개시되는 것과 마찬가지다.
제어부(9)에는, 베이스유니트(2)의 X축모터(25)와 승강유니트(3)의 Z축모터(42)를 구동하여 렌즈유니트(4)의 X축 및 Z축 방향의 위치결정을 행하는 서보모터제어부(93)를 구비한다.
또한, 주 회전공구(50)를 구동하는 모터(55)와, 회전공구(70, 71)를 구동하는 마무리 가공모터(72)에는, 각각 구동부(901, 902)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속되며, 마이크로프로세서(90)로부터의 지령에 따라서 회전상태 또는 회전속도를 제어한다.
또한, 렌즈 지지축(41)의 축(41R)의 길이를 변경하여 렌즈(1)에 가한 보압을 제어하는 렌즈 척 모터(46)는, 구동전류에 따라서 보압을 제어하는 구동부(911)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속된다.
렌즈구동모터(45)는, 렌즈 지지축(41)(렌즈(1))의 회전각도를 제어하는 구동부(912)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속되고, 마이크로프로세서(90)는, 프레임 형상 측정장치(900)로부터의 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서, 렌즈(1)의 가공위치를지령함과 동시에, 렌즈(1)의 회전각도를 렌즈위치검출센서(145)로 검출하고, 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 회전각도에 따른 가공 깊이가 되도록 Z축모터(42)를 구동한다.
그리고, 소정의 가공 깊이가 되면 후술하는 가공종료 검출센서(320)가 ON이 되어, 마이크로프로세서(90)에 대하여 실제의 가공상태를 피드백한다.
또한, 마무리 유니트(7)를 Y축 방향으로 구동하는 마무리 유니트 구동모터(73)는, 위치결정 제어를 행하는 구동부재를 통해 I/O 제어부(92)에 접속된다.
측정유니트(6)의 스타일러스(60, 61)에 연결된 리니어스케일(도시하지 않음)의 출력도 마이크로프로세서(90)에 입력된다.
렌즈가공장치(10)의 커버정면에 설치한 조작부(13)가 I/O 제어부(92)에 접속되어, 오퍼레이터로부터의 지령(렌즈(1)의 재질이나 경사가공, 홈 각인 가공의 유무 등)을 마이크로프로세서(90)측에 전달하는 한편, 마이크로프로세서(90)측으로부터는 지령에 대한 응답이나 가공의 내용에 관한 정보를 구동부(921)를 통해 표시부(12)로 출력한다.
상기 제어부(9)에 의해, 렌즈 프레임 형상 데이터로부터 평연삭 또는 경사연삭을 행하는 거친 연삭과 마무리 연삭의 데이터가 작성되고, 또한 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 측정유니트(6)가 측정한 렌즈(1) 전체의 주연의 위치(볼록면(1a)측 및 오목면(1b)측의 정점좌표)에 의해, 홈 각인 가공 또는 모따기 가공용 데이터가 연산된다.
그리고, 가공 중에는, 렌즈위치 검출센서(145)가 검출한 렌즈(1)(렌즈 지지축(41))의 회전각도에 대응하는 가공데이터에 따라서, 서보모터제어부(93)가 X축모터 및 Z축모터를 구동하여 렌즈(1)를 각 회전공구에 대하여 상대변위함으로써 가공이 행해진다.
<8.가공의 개요>
이상과 같은 구성에 의한 렌즈가공장치(10)의 가공순서에 대해서 설명한다.
렌즈(1)를 렌즈 지지축(41)의 축(41L)에 세트한 후, 외부의 프레임 형상 측정장치로부터 렌즈 프레임 형상 데이터를 판독함과 동시에, 조작부(13)로부터 가공조건(재질이나 홈 가공의 유무, 경사가공의 유무 등)의 지령을 받아, 조작부(13)로부터의 가공개시지령을 받은 후에 실행되는 것이다.
우선, 가공개시가 지령되면, 렌즈 척 모터(46)를 구동하여 렌즈 지지축(41)의 가압축(41R)을 도 6에 나타낸 렌즈를 끼워 두는 위치로 변위시키고, 재질 등에 따른 보압으로 설정한다.
렌즈(1)의 가공은, 모터(55)를 구동하여 주 회전공구(50)를 회전시켜 두고, 승강유니트(3)를 구동하여 렌즈유니트(4)를 하강시킴과 동시에, 렌즈(1)의 주연이 주 회전공구(50)의 평연삭 거친 연삭기(50a)와 대향하는 위치를 향하여 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 변위시키고, 렌즈구동모터(45)로 렌즈를 회전시키면서 승강유니트(3)로 가공 깊이를 주고, 렌즈 지지축(41)의 회전각도마다 연산한 가공 깊이를 주어 거친 연삭 가공을 행한다.
연삭가공이 종료했는지 여부의 검출은, 상기 렌즈유니트(4)의 가공종료 검출센서(320)가 전체 둘레에서 ON이 된 것으로 행해진다.
거친 가공이 종료하면, 렌즈유니트(4)를 잠시 상승시키고 나서 렌즈(1)가 주 회전공구(50)의 평연삭 마무리 연삭기(50b)와 대향하도록 베이스유니트(2)를 X축 방향으로 이동하여 거친 연삭과 마찬가지로 가공을 행하고, 상기 렌즈유니트(4)의 가공종료 검출센서(320)가 전체 둘레에서 ON이 된 시점에서 렌즈(1)의 주연 가공이 종료한다.
이 후, 마무리 가공유니트(7)에 의해서, 홈 각인 가공이 필요한 경우에는, 엔드 밀의 회전공구에 의해서, 도 10에 도시한 바와 같이, 엔드 밀의 회전공구(71)를 렌즈(1)의 외주(1d)에 홈을 주는 것으로 홈 각인 가공이 행해지고, 또한, X축 방향으로 베이스유니트(2)를 구동하여, 반구형 회전공구(70)의 측면에 볼록면(1a)측과 오목면(1b)측을 각각 접촉시키는 것으로, 렌즈(1) 주연의 양면 모따기 가공이 행해진다.
<9. 본 발명에 의한 작용>
이상 설명한 바와 같이, 모따기 가공용 반구형 회전공구(70)와 홈 각인 가공용 엔드 밀로 구성된 회전공구(71)를 독립하여 형성함과 동시에, 렌즈 지지축(41)에 따라 소정의 간격을 설치하여 배치하였기 때문에, 모따기 가공시에는 마무리사이즈가 작은 지름의 렌즈(1)여도, 홈 각인 가공용 회전공구(71)가 렌즈 지지축(41)이나 렌즈홀더 받침대(141)에 간섭하지 않게 되고, 모든 사이즈의 렌즈(1)에 대하여 모따기와 홈 각인을 정확히 가공할 수 있다.
이들 모따기와 홈 각인 가공용 마무리 가공을 행하는 회전공구(70, 71)는, Y축 방향으로 변위하는 베이스(74)에 고정 설치되고, 수직방향과 주축 방향으로 변위하는 렌즈유니트(4)측에서 위치결정 제어가 행해지기 때문에, 마무리 가공유니트(7)측에서는 가공중인 위치결정 제어를 행할 필요가 없고, 전진위치만 정확히 위치결정하면 되기 때문에, 마무리 가공유니트(7)측의 기구를 간단히 할 수 있으며, 또한, 제어도 대단히 간단하게 할 수 있어 제조비용의 감소를 꾀할 수 있다. 또한, 2개의 회전공구(70, 71)를 하나의 모터(72)로 구동하기 때문에, 모터의 수가 증대하는 것을 막아 장치의 대형화를 억제하고, 제조비용을 감소할 수 있다.
또한, 고정된 회전공구(70, 71)에 대하여 렌즈(1)를 상대변위시키는 렌즈유니트(4)는, 렌즈(1)를 주 회전공구(50)에 대하여 상대변위시키는 평연삭 또는 경사연삭과 같은 위치결정 제어에 좋기 때문에, 한 개의 위치결정 기구 및 제어에 의해서, 렌즈주연의 주가공과 모따기나 홈 각인의 마무리 가공을 행할 수 있으므로, 기구나 제어의 복잡화 및 대형화를 막아 제조비용의 감소를 꾀할 수 있다.
여기서, 반구형 회전공구(70)는, 다이아몬드 등을 포함하는 연삭기 또는 커터로 형성되어, 도 13a에 나타낸 바와 같이, 소정의 반경 R을 구비하고, 도면에서 아래쪽으로부터 렌즈(1)(렌즈 지지축(41))를 상승시켜서, 도 13b에 나타낸 바와 같이, X축 방향의 가공 깊이 Lx(렌즈(1)의 회전축 방향 변위)와, Z축 방향의 가공 깊이Lr(렌즈(1)의 반경방향 변위)에 따라서, 형성되는 모따기부(1e)의 모따기 각도θ가 결정된다.
이들 가공 전에 있는 회전각도에서의 오목면(1b)측으로 외주(1d)와 접속하는 정점 C로부터 가공후의 외주(1d)와 모따기부(1e)를 접속하는 정점D까지의 X축 방향의 거리가 가공 깊이 Lx에서와, 정점C로부터 가공후의 오목면(1b)과 모따기부(1e)를 접속하는 정점 E까지의 Z축 방향(렌즈반경방향)의 거리가 Z축 방향의 가공 깊이(거리) Lz에서, 이들 가공 깊이 Lx 대 Lz의 비에 따라서 외주(1d)와 모따기부(1e)가 이루는 각θ을 임의로 설정할 수 있다. 단, 정점 C의 X, Z 좌표는, 렌즈(1)(= 렌즈 지지축(41))의 회전각도에 따라서 변화되고, 이 좌표는 볼록면(1a)측 및 오목면(1b)측에서, 상기 측정유니트(6)의 스타일러스(60, 61)로 미리 측정한 좌표이다.
또한, 모따기부(1e)는, 반경 R의 반구형 회전공구(70)를 사용하기 때문에 도 13에 나타낸 바와 같이 오목면형이 되지만, 가공후의 정점 D, E를 지나는 직선과, 외주(1d)의 면이 이루는 각을 모따기 각도θ로 한다.
따라서, 렌즈(1)의 모따기 각도에 따른 위치결정 제어는, 도 13b에 나타낸 바와 같이, 우선, 모따기 각도θ를 결정하여 가공 깊이 Lx와 Lz의 비가 구해진다. 다음에, X축 또는 Z축(반경)방향의 가공 깊이의 어느 한쪽을 결정하면, 도 13b에서, 가공전의 정점 C로부터 가공후의 정점 D 및 E까지의 거리 Lx 및 Lz가 결정된다. 그리고, 이들 정점 D 및 E에서 반구형 회전공구(70)의 반경 R의 원의 교점이 도 13a에 나타낸 공구의 구심 70cr의 X, Z 좌표가 구해진다.
이렇게 해서, 모따기 각도θ, 모따기량(가공 깊이)을 설정하면, 가공전에 측정한 정점 C의 좌표로부터 반구형 회전공구(70)의 구심 70cr의 좌표(Xr, Zr)를 각 회전각도마다 연산함으로써, 임의의 모따기 각도θ 및 가공 깊이에 따른 렌즈(1)와 반구형 회전공구(70)의 상대위치(도 13a의 렌즈 지지축 축선(41c)의 Z축위치(△z),정점 C의 X축 방향위치(△x))를 얻을 수 있고, 모따기 가공용 회전공구(70)를 소정의 위치(렌즈 지지축(41)의 수직상)에서 회전시켜 두고, 렌즈(1)를 회전구동하면서 렌즈유니트(4)를 승강시킴과 동시에 베이스유니트(2)에서 X축 방향으로 변위시키는 것으로, 회전공구(70)측의 기구를 간단하게 하면서도, 렌즈(1)의 볼록면(1a)측 및 오목면(1b)측의 모따기를, 각각 임의의 모따기 각도θ, 임의의 가공 깊이로 실현할 수 있는 것이다. 또한, 하나의 반구형 회전공구(70)에 의해서 다양한 모따기 가공이 가능해지기 때문에, 공구의 교환 등이 불필요해져 가공시간의 단축을 꾀할 수 있다.
또한, 상기 도 13에서는, 오목면(1b)측에 모따기를 행하는 예를 나타내었지만, 볼록면(1a)측에서도, 미리 설정한 렌즈주연의 위치데이터에 따라서, 각 회전각도마다의 정점좌표와 모따기 각도θ 및 가공 깊이로부터 렌즈 지지축(41)과 회전공구(70)의 Z축 방향의 상대거리△z와, 렌즈(1)의 정점좌표와 회전공구(70)의 중심70cr과의 상대거리△x를 구하여 렌즈 지지축(41)을 구동하면 된다.
또한, 반구형 회전공구(70)의 반경 R은, 홈 각인 가공용 회전공구(71)로부터 독립하여 구성되기 때문에, 상기 종래예와 같은 볼 엔드 밀로 모따기와 홈 각인을 공용하는 경우에 비하여, 형성된 홈의 폭에 제한을 받지 않고, 모따기 가공에 최적의 값으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 렌즈 지지축(41)을 수직방향으로 변위시켜 렌즈의 가공을 행하는 장치에 적용한 예를 나타내었지만, 상기 종래예와 마찬가지로, 렌즈 지지축을 요동 지지하는 암을 구비한 장치에 적용하여도 되고, 예를 들면, 암과 암의 각도를 결정하는 위치결정부재를 접촉 및 분리가능하게 하여, 암과 위치결정부재의 상대변위를 센서 암으로 증폭하여 검출하고, 암이 위치결정부재에 접촉한 위치를 센서 암으로 증폭된 상대변위에 따라서 검출함으로써, 상기 실시예와 같은 작용효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 렌즈 지지축을 수평방향 등으로 변위하는 장치에 적용하여도 마찬가지이다.
이번에 개시한 실시예는 모든 점에서 예시로 제한적인 것이 아니라고 생각되어야한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해서 나타내고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 내용의 범위에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
따라서, 본 발명은, 렌즈 지지 유니트를 지지축의 축 방향으로 변위시킴으로써, 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구 중 어느 하나를 선택하여, 렌즈 프레임 형상 데이터에 따라서 렌즈 지지 유니트 및 축 방향 위치결정수단을 선택한 회전공구를 향하여 변위시킴으로써, 렌즈의 주연에 소정의 홈 각인 가공과 모따기 가공을 각각 독립하여 행할 수 있고, 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구를 독립시켜 소정의 간격을 두었기 때문에, 모따기 가공시에 홈 각인용 회전공구가 렌즈 지지축과 간섭하는 것을 막아 작은 지름의 렌즈에서도 모따기 가공과 홈 각인 가공을 확실히 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 렌즈 지지 유니트와 축 방향 위치결정수단에 의해서, 반구형 회전공구와 렌즈의 반경방향 및 축 방향의 상대변위에 따라, 하나의 공구로 임의의 모따기 각도와 모따기량으로 가공을 행할 수 있고, 다양한 모따기 형상에 대응하면서도 가공시간의 단축을 꾀할 수 있다.

Claims (17)

  1. 안경용 렌즈의 주연에 모따기 가공 및 홈 각인 가공을 하는 마무리 가공유니트를 구비한 렌즈가공장치에 있어서,
    상기 렌즈를 지지하는 지지축과, 이 지지축을 회전시킴과 동시에 상기 렌즈 프레임 형상 데이터와 지지축의 회전각도에 따라서 렌즈를 상기 마무리 가공유니트를 향하여 변위시키는 렌즈 지지 유니트와,
    상기 렌즈를 지지축의 축 방향으로 변위시키는 축 방향 위치결정 수단을 구비하고,
    상기 마무리 가공유니트는, 상기 지지축을 따라 소정의 간격으로 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구를 배치하고, 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 연결된 하나의 구동수단으로 구성되고, 상기 축 방향 위치결정수단의 축 방향변위에 따라서 모따기용 회전공구와 홈 각인용 회전공구의 한쪽을 선택함과 동시에, 상기 축 방향변위에 따라서 소정의 가공위치 또는 가공량을 설정하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 지지 유니트는 수직방향으로 변위가능하고, 상기 마무리 가공유니트는 상기 지지축의 수직상에 배치되며, 상기 축 방향 위치결정수단은 렌즈 프레임형상 데이터에 따라서 미리 측정한 렌즈의 회전각도에 따른 축 방향위치에 의거하여 상기 마무리 가공유니트의 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 대하여 위치결정을 하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지축으로부터 홈 각인용 회전공구까지의 거리는, 상기 지지축으로부터 모따기용 회전공구까지의 거리 이상으로 설정된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구는, 각각 상기 지지축의 수직방향을 따라 세워져 설치된 축에 설치된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구는, 각각 상기 지지축의 수직방향을 따라 세워져 설치된 축에 설치된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모따기용 회전공구는, 반구형 회전공구로 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마무리 가공유니트가, 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구가 지지축과 대향하는 가공위치와 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구가 지지축과 대향하는 위치로부터 떨어진 소정의 대기위치와의 사이에서 변위되는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마무리 가공유니트가, 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구가 지지축과 대향하는 가공위치와 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구가 지지축과 대향하는 위치로부터 떨어진 소정의 대기위치와의 사이에서 변위되는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  9. 안경용 렌즈의 주연에 모따기 가공을 행하는 모따기용 회전공구를 구비한 렌즈가공장치에 있어서,
    상기 렌즈를 지지하는 지지축과, 이 지지축을 회전시킴과 동시에 상기 렌즈 프레임 형상 데이터와 지지축의 회전각도에 따라서 렌즈를 상기 모따기용 회전공구를 향하여 변위시키는 렌즈 지지 유니트와,
    상기 렌즈를 지지축의 축 방향으로 변위시키는 축 방향 위치결정수단을 구비하고,
    상기 모따기용 회전공구는, 반구형 회전공구로 구성됨과 동시에, 상기 축 방향 위치결정수단의 축 방향변위와 렌즈 지지 유니트의 변위에 따라서 모따기 각도 또는 모따기 량을 설정하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모따기용 회전공구는, 상기 지지축에 대하여 직교하는 방향으로 배치되고, 가공을 할 때는, 소정의 위치에 고정된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 모따기용 회전공구는, 상기 지지축과 대향하는 가공위치와, 상기 지지축과 대향하는 위치로부터 떨어진 소정의 대기위치와의 사이에서 변위하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 하나의 모터로 구성되며, 이 모터와 상기 모따기용 회전공구 및 홈 각인용 회전공구에 각각 감겨진 전동수단에 의해, 모따기용 및 홈 각인용 회전공구를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
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