(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂を収容するとともに、眼鏡レンズを保持するレンズホルダが設けられたトレイと、
上記トレイを装着する揺動部を備え、この揺動部を介して上記トレイを水平方向に往復直線運動させる揺動装置と、
上記揺動装置における上記揺動部の時間に対する位置、速度、加速度のうち少なくともひとつを電気的に制御可能な制御装置とを有し、
上記トレイは、その底部に穴が形成され、上記レンズホルダは、上記トレイの底部における裏面側に上記穴に対応して設けられており、上記穴を通じて上記砂と上記レンズホルダに保持された眼鏡レンズとを接触させるようにしたことを特徴とする眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【請求項２】
上記揺動装置における揺動部の加速度が、時間に対し変化するよう制御されることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【請求項３】
上記揺動装置における揺動部の加速度は、時間毎の実際の加速度値が、当該時間における設定加速度の値に対し±２０％の範囲に収まるよう制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【請求項４】
上記揺動装置における揺動部の加速度は、実際の加速度値が設定加速度の最大値の１．２倍を超えないよう制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【請求項５】
上記揺動装置は、揺動部の移動距離５０〜２００ｍｍを揺動幅とし、揺動部を水平方向に揺動させる際における往及び復の両行程時間が０．２５〜０．５０秒となるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【請求項６】
上記揺動装置は、揺動部を揺動させるリニアアクチュエータを備えて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の眼鏡レンズ用摩耗試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は眼鏡レンズ用摩耗試験機に係り、特に、眼鏡レンズの摩耗性評価の際に使用される眼鏡レンズ用摩耗試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズの摩耗性の評価、つまり眼鏡レンズの表面における傷のつきにくさの評価は、特許文献１に記載のように、Ｂａｙｅｒ値(以下、ベイヤー値と称する)を用いて実施される。このベイヤー値は、評価用眼鏡レンズと標準眼鏡レンズの表面に摩耗試験機にて傷をつけ、両レンズのヘイズ値をヘイズ測定装置を用いて測定し、評価用眼鏡レンズのヘイズ値の変化量と標準眼鏡レンズのヘイズ値の変化量との比として算出される。
【０００３】
特許文献１では、上記摩耗試験機としてColts Laboratories 社(以下、コルツ社と称する。)のBTMTM Abrasion Testerが使用されている。この摩耗試験機は、モーターの回転運動からクランク機構を介して往復直線運動を機械的に取り出す装置である。
【０００４】
また、往復直線運動の駆動精度が高い摩耗試験機が特許文献２に開示されている。この摩耗試験機は、往復運動機構を構成するシリンダチューブの両端から吐出されたピストンロッドの先端を固定部材に固定し、上記シリンダチューブをピストンロッドに対して往復運動させることで、シリンダチューブに取り付けられた試験輪を往復直線運動させるものである。
【特許文献１】特開２００４‐２０６０２４号公報
【特許文献２】特開平１１‐３４４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の摩耗試験機を用いてベイヤー値を求める場合には、この摩耗試験機が回転運動をクランク機構を用いて直線運動に変換するものであるため、動力伝達部におけるガタやフリクション、または異物等によって、直線運動する部材（基板）の加速度にスパイク状の突発的な変化が生ずる場合がある（図７（Ａ）の一点鎖線Ｂ参照）。この結果、同一試験条件で同一種類の眼鏡レンズを用いてベイヤー値を測定した場合にも、使用した摩耗試験機毎にベイヤー値の数値にばらつきが生じやすい。また、同一の摩耗試験機であっても、使用した時期によってベイヤー値の数値にばらつきが生じ、再現性の点でも課題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の摩耗試験機の場合にも、摩耗試験機毎に測定数値にばらつきが生じやすく、しかも再現性が取りにくいという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、試験機間のばらつきを低減し、且つ再現性に優れた眼鏡レンズ用摩耗試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、砂と眼鏡レンズを収容するトレイと、上記トレイを装着する揺動部を備え、この揺動部を介して上記トレイを水平方向に往復直線運動させる揺動装置とを有し、上記揺動装置における上記揺動部の時間に対する位置、速度、加速度のうち少なくともひとつを電気的に制御可能な制御装置を有することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記揺動装置における揺動部の加速度が、時間に対し滑らかに変化するよう制御されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項1または２に記載の発明において、上記揺動装置における揺動部の加速度は、時間毎の実際の加速度値が、当該時間における設定加速度の値に対し±２０％の範囲に収まるよう制御されることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項1乃至３のいずれかに記載の発明において、上記揺動装置における揺動部の加速度は、実際の加速度値が設定加速度の最大値の1.2倍を超えないよう制御されることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項1乃至４のいずれかに記載の発明において、上記揺動装置は、揺動部の移動距離５０〜２００ｍｍを揺動幅とし、揺動部を水平方向に揺動させる際における往及び復の両行程時間が０．２５〜０．５０秒となるように構成されたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、上記揺動装置は、揺動部を揺動させるリニアアクチュエータを備えて構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トレイを水平方向に往復直線運動させる揺動装置の揺動部の時間に対する位置、速度、加速度のうち少なくともひとつが電気的に制御されていることから、突発的な加速度変化が抑えられて、揺動部は安定した揺動動作を実現できる。この結果、眼鏡レンズの摩耗性評価において摩耗試験機間のばらつきを低減でき、更に、揺動部の加速度の経時変化が抑制されるので、再現性に優れた摩耗試験機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る眼鏡レンズ用摩耗試験機の一実施形態を示す構成図である。図２は、図１の眼鏡レンズ用摩耗試験機の主要部を分解して示す斜視図である。
これらの図１及び図２に示す眼鏡レンズ用摩耗試験機１０は、眼鏡レンズ１（図４）の摩耗性（傷つきにくさ）を評価する際に使用される装置であり、トレイ１１、レンズホルダ１２、揺動装置１３、リニアエンコーダ１４及び制御装置１５を有して構成される。
【００１６】
この眼鏡レンズ用摩耗試験機１０は、トレイ１１を揺動装置１３により揺動させることで、トレイ１１に保持された眼鏡レンズ１（図４）の凸面１Ａに、トレイ１１内に収容された砂２を用いて傷をつけるものである。この眼鏡レンズ１の凸面１Ａの傷の程度（レベル）は、光の散乱に基づくヘイズ値として、図示しないヘイズ値測定装置を用いて測定される。そして、評価用眼鏡レンズのヘイズ値の変化量をΔＴとし、標準眼鏡レンズのヘイズ値の変化量をΔＨとして、評価用眼鏡レンズのＲ値（即ち、ベイヤー値）を次式（１）を用いて算出し、このＲ値を指標として、評価用眼鏡レンズの摩耗性（傷つきにくさ）を評価する。
Ｒ＝ΔＨ／ΔＴ        ……（１）
【００１７】
上記眼鏡レンズ用摩耗試験機１０の前記トレイ１１は、図２に示すように上方が開口され、内部に砂２（図４）が収容される。この砂２は、トレイ１１の底部１６に載置される。また、トレイ１１の上部開口は蓋２９により閉塞される。更に、このトレイ１１の底部１６には、砂２と眼鏡レンズ１とを接触させるための穴１７が２個形成されている。このトレイ１１の内部空間は、２個の穴１７を隔てる仕切板１８（図５）により２つの空間に仕切られてもよく、この場合には各空間に砂２が分離されて収容される。
【００１８】
上記摩耗試験機１０の前記レンズホルダ１２は、図３に示すように、トレイ１１の底部１６における裏面側に、２個の穴１７のそれぞれに対応して２個設けられる。各レンズホルダ１２は、金属製のホルダバー１９の上面にスポンジなどのクッション材２０が配置されて構成される。図４に示すように、レンズホルダ１２のクッション材２０に眼鏡レンズ１の凹面１Ｂ（図４）を接触させ、ホルダバー１９の両端部に螺合された複数本のボルト２１を締め付けることにより、眼鏡レンズ１の凸面１Ａ（図４）がトレイ１１の穴１７の周囲に接触して、この眼鏡レンズ１の主要部が穴１７内に収まるように、眼鏡レンズ１がトレイ１１に保持される。これにより、眼鏡レンズ１は、その凸面１Ａの主要部がトレイ１１の内部に臨んだ状態で、このトレイ１１と一体に移動可能に保持される。
【００１９】
前記揺動装置１３の揺動部としての基板２２に上記トレイ１１及びレンズホルダ１２が装着される。具体的には、トレイ１１に一体化された各レンズホルダ１２の複数本、例えば４本のボルト２１の先端部４２(図３)を、基板２２に形成された、例えば４個の嵌合穴２３(図２)のそれぞれに嵌合することによって、トレイ１１及びレンズホルダ１２が基板２２に一体に装着される。この状態で、揺動装置１３は、基板２２を介し、トレイ１１及びレンズホルダ１２を水平方向（図１のＸ方向）に往復直線運動させて、トレイ１１内で眼鏡レンズ１と砂２とを相対運動させ、砂２により眼鏡レンズ１の凸面１Ａに傷を生じさせる。
【００２０】
ところで、揺動装置１３は、図１及び図２に示すように、基板２２を水平方向（図１のＸ方向）に往復直線運動させるリニアアクチュエータ、特にリニアモータ２８及びマグネットプレート２７を備えたリニアモータアクチュエータ３０を有して構成される。つまり、揺動装置１３は、ハウジング２４と、このハウジング２４の短手方向両端位置に設置され、且つ長手方向に延在したレール２５と、このハウジング２４に摺動自在に嵌合されるスライダ２６を下面に備えた前記基板２２と、ハウジング２４においてレール２５間に設置され、ハウジング２４の長手方向に延びるマグネットプレート２７と、基板２２の下面に設置されたリニアモータ２８とを有して構成される。
【００２１】
リニアモータ２８には図示しないコイルが施され、図１の制御装置１５内に組み込まれた電源装置（不図示）から上記コイルへ電流が供給される。この供給電流の電流値と電流方向により、コイルに生ずる電磁力が変化し、マグネットプレート２７に取り付けられた磁石と上記電磁力との作用で、基板２２がハウジング２４の長手方向に沿って両端部２４Ａ、２４Ｂ間を水平方向に往復直線運動する。
【００２２】
前記リニアエンコーダ１４は、ハウジング２４の長手方向に設置されたリニアスケール３１と、基板２２に設置されたエンコーダヘッド３２とを有して構成され、エンコーダヘッド３２がリニアスケール３１との間で、基板２２の位置を光学的に検出する。
【００２３】
前記制御装置１５では、例えば図１に示すコンピュータ３３を用いて、時間に対する基板２２の設定位置が予め設定される。この制御装置１５は、予め設定された基板２２の設定位置情報に基づき、揺動装置１３のリニアモータ２８へ供給する電流の電流値及び電流方向を制御する。つまり、制御装置１５は、リニアエンコーダ１４にて検出される基板２２の実際の位置が、基板２２の上記設定位置と一致するように、また、位置の時間的な変化から算出された速度および加速度が、設定された速度、加速度と一致するように、揺動装置１３のリニアモータ２８へ供給する電流の電流値及び電流方向を変更して制御する。これにより、基板２２の時間に対する位置、速度、加速度が、制御装置１５によって設定値に対し電気的に精密に制御されることになる。上記コンピュータ３３は、上述の設定時にのみ制御装置１５に接続されるようにしてもよい。
【００２４】
尚、制御装置１５の操作部３４（図１）には、スタートスイッチ３５、ストップスイッチ３６、原点スイッチ３７、リセットスイッチ３８及び異常停止ボタン３９が設置され、更に回数設定部４０及び回数表示カウンタ４１等が設置されている。揺動装置１３の運転操作に際しては、制御装置１５における図示しない電源スイッチをＯＮ操作した後、原点スイッチ３７を操作して基板２２を原点位置に設定する。次に、スタートスイッチ３５を操作して、基板２２の往復直線運動を開始させる。回数設定部４０により基板２２の往復回数が設定され、その設定回数に至った時点で基板２２の往復直線運動が停止されるが、その途中でストップスイッチ３６が操作されることにより、基板２２の往復直線運動が停止する。回数表示カウンタ４１は、基板２２の現在の往復回数を表示するものであり、リセットスイッチ３８を操作することで、この回数表示カウンタ４１の表示回数がリセットされる。
【００２５】
前述のような基板２２の加速度の電気的制御を更に説明する。
制御装置１５において、例えばコンピュータ３３等を用いて、基板２２の移動距離（つまり揺動幅）をハウジング２４の両端部Ａ、Ｂ間で例えば５０〜２００ｍｍの範囲に設定する。この揺動幅の値は、例えば、従来のコルツ社の摩耗試験機に対応して設定される。次に、コンピュータ３３等を用いて、基板２２を１秒間に何回往復運動させるかの揺動周波数を、上記従来の摩耗試験機に対応して２〜３Ｈｚの範囲で設定する。または、基板２２を往復して揺動させる際の往及び復の両行程時間を０．２５〜０．５０秒の範囲で設定する。なお、基板の移動距離をより長くしたり、往復の両工程時間をより短くすることも可能であるが、装置を不必要に大きくしたり、非常に大きな出力のリニアモータアクチュエータを必要とすることになり、大きなコストの上昇や設置スペースの増加を招くため望ましくはない。
【００２６】
このようにして設定される時間に対する基板２２の設定位置は、例えば図６（Ａ）に示すように、時間に対する基板２２の位置が正弦波的に滑らかに変化するものとされ、基板２２の実際の位置がこのように制御される。そして、この基板２２の設定位置情報から算出される時間に対する基板２２の設定速度、設定加速度についても、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、時間に対する基板２２の速度、加速度のそれぞれが正弦波的に滑らかに変化するものとされ、基板２２の実際の速度、加速度のそれぞれがこのように制御される。
【００２７】
更に、時間に対する基板２２の設定加速度は、基板２２が揺動幅の両端位置α、β（図６（Ａ））間を水平移動するときの中央位置γ（図６（Ａ））において、設定速度の絶対値が最大となるように（図６（Ｂ））、加速度ゼロに設定され（図６（Ｃ））、基板２２の実際の加速度がこのように制御される。
【００２８】
また、基板２２の加速度は、時間毎の実際の加速度値が、当該時間における設定加速度の値（例えば図６（Ｃ）の点ａ０）の＋２０％の加速度値（例えば図６（Ｃ）の点ａ１）と−２０％の加速度値（例えば図６（Ｃ）の点ａ２）との範囲内に収まるように制御される。上述の設定加速度値の＋２０％の値が設定加速度の最大値となり、実際の基板２２の加速度の値は、上記設定加速度の最大値の約１．２倍を超えないように制御されることになる。
【００２９】
このようにして、揺動装置１３における基板２２の加速度が電気的に制御されるので、基板２２に加速度センサを設置して測定したときの基板２２の実際の加速度は、図７（Ａ）の実線Ａに示すように、スパイク状の突発的な加速度変化が抑えられて、安定した滑らかな加速度変化となる。また、この加速度変化から算出される基板２２の実際の速度変化も、図７（Ｂ）の実線Ｃに示すように、滑らかな正弦波的変化となっている。尚、このとき、揺動装置１３における揺動幅は８５ｍｍ、揺動周波数は２．５Ｈｚにそれぞれ設定されている。
【００３０】
これに対し、従来のコルツ社の摩耗試験機では、基板に加速度センサを設置して加速度を測定し、この加速度から算出した基板の速度は、図７（Ｂ）の一点鎖線Ｄに示すように、本実施形態の摩耗試験機１０の場合と略同程度に滑らかな変化を呈する。しかし、基板の加速度の測定値は、図７（Ａ）の一点鎖線Ｂに示すように、スパイク状の突発的な加速度変化となっている。尚、このとき、摩耗試験機の揺動装置における揺動幅は８５ｍｍ、揺動周波数は３Ｈｚにそれぞれ設定されている。
【００３１】
従来のコルツ社の摩耗試験機では、基板の加速度が突発的に変化するために、眼鏡レンズ１の摩耗性評価の指標となる前記Ｒ値が、同一の試験条件で同一種類の眼鏡レンズ１に対しても、摩耗試験機間でばらつきが生じてしまう。これに対し、本実施形態の摩耗試験機１０では、基板２２の加速度が安定した変化となっているので、基板２２の揺動動作が安定化し、眼鏡レンズ１の摩耗性評価の指標となる前記Ｒ値は、同一の試験条件で同一種類の眼鏡レンズ１であれば、摩耗試験機１０間でのばらつきが低減される。
【００３２】
更に、このようにして基板２２の加速度が安定化することで、基板２２の加速度の経時変化が抑制されて、摩耗試験機１０の再現性が良好になる。つまり、表１に示すように、眼鏡レンズ１の同一種類のサンプル１、２のそれぞれを用いて評価用眼鏡レンズと標準眼鏡レンズを作製する。そして、従来のコルツ社の摩耗試験機を用い、ヘイズ測定装置を用いて、標準眼鏡レンズのヘイズ値変化量ΔＨと評価用眼鏡レンズのヘイズ値変化量ΔＴとを測定し、前記式（１）を使用してＲ値（ベイヤー値）を算出した。３月実施時のＲ値の平均値は１５．４となり、４月実施時のＲ値の平均値は９．４となっており、両者に著しい相違が見られた。
【００３３】
これに対し、同様に作製した評価用眼鏡レンズ及び標準眼鏡レンズを用い、更に本実施形態の摩耗試験機１０を用い、上記ヘイズ測定装置を用いて、標準眼鏡レンズのヘイズ値の変化量ΔＨと評価用眼鏡レンズのヘイズ値変化量ΔＴを測定し、前記式（１）を用いてＲ値を算出した。この結果、３月実施時のＲ値の平均値は１１．５となり、４月実施時のＲ値の平均値は１０．９となり、両者は近似したものとなっていた。これは、本実施形態の眼鏡レンズ用摩耗試験機１０が再現性に優れたものであるからと考えられる。
【００３４】
【表１】
0004757101.tif 000002
【００３５】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果を奏する。
トレイ１１を水平方向に往復直線運動させる揺動装置１３がリニアモータアクチュエータ３０を採用して構成され、この揺動装置１３の基板２２の時間に対する位置、速度、加速度が電気的に制御されることから、突発的な加速度変化が抑えられて、基板２２は安定した揺動動作を実現できる。この結果、眼鏡レンズ１の摩耗性評価において摩耗試験機１０間のばらつきを低減でき、更に基板２２の加速度プロファイルの経時変化が抑制されるので、再現性に優れた摩耗試験機１０を実現できる。
【００３６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リニアアクチュエータは、リニアモータアクチュエータ３０に限らず、ボールねじを使用するリニアアクチュエータであってもよい。また、上記実施形態では、揺動装置１３における基板２２の時間に対する位置、速度、加速度の全てが電気的に制御されるものを述べたが、これらの位置、速度、加速度の少なくともひとつが電気的に制御されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る眼鏡レンズ用摩耗試験機の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の眼鏡レンズ用摩耗試験機の主要部を分解して示す斜視図である。
【図３】図１及び図２のトレイ及びレンズホルダなどを底面側から目視して示す斜視図である。
【図４】図１の摩耗試験機により眼鏡レンズの表面に傷をつける動作中のトレイ及び眼鏡レンズ等を示す側断面図である。
【図５】図１の摩耗試験機により眼鏡レンズの表面に傷をつける動作開始前のトレイを示す平面図である。
【図６】図１の摩耗試験機における基板の設定値を示し、（Ａ）が時間に対する基板の設定位置、（Ｂ）が時間に対する基板の設定速度、（Ｃ）が時間に対する基板の設定加速度をそれぞれ示すグラフである。
【図７】図１の摩耗試験機と従来の摩耗試験機とにおける基板の実際の動作を比較して示し、（Ａ）が基板の実際の加速度の時間的変化を、（Ｂ）が基板の実際の速度の時間的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  眼鏡レンズ
２  砂
１０  眼鏡レンズ用摩耗試験機
１１  トレイ
１２  レンズホルダ
１３  揺動装置
１４  リニアエンコーダ
１５  制御装置
１６  底部
１７  穴
２２  基板（揺動部）
２７  マグネットプレート
２８  リニアモータ
３０  リニアモータアクチュエータ
【図１】
0004757101.tif 000003
【図２】
0004757101.tif 000004
【図３】
0004757101.tif 000005
【図４】
0004757101.tif 000006
【図５】
0004757101.tif 000007
【図６】
0004757101.tif 000008
【図７】
0004757101.tif 000009