(57)【要約】【課題】同一軸線上で対向するカップ状ホルダの周縁でレンズの両面を挟持するレンズのクランプ方法及び当該方法でレンズを挟持してレンズの外周加工を行うレンズ芯取機に関し、装置コストを上昇させる付加的なハードウエアを設けることなく、正確で速やかな芯出し動作を可能にする。【解決手段】レンズを設定された第１の挟持力で弱く挟持してホルダの回転を開始し、ホルダを回転させながらレンズの挟持力を一旦開放するように低下させる挟持力開放動作を経たあと、レンズを設定された第２の挟持力で強く挟持する。第１の挟持力から挟持力を開放するまでの時間や開放状態から第１の挟持力に復帰させるまでの時間は、タイマなどで設定して挟持力を連続的に変化させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸線(10)上に対向配置されたカップ状レンズホルダ(3,4)の周縁(3a,4a)でレンズ(5)の両面を弱く挟持して当該ホルダを前記軸線回りに同期回転させることにより芯出しを行ったあと、当該レンズを強く挟持する、レンズの芯出しクランプ方法において、レンズを設定された第１の挟持力で弱く挟持してホルダの回転を開始し、ホルダを回転させながらレンズの挟持力を一旦開放するように低下させる挟持力開放動作を経たあと、レンズを設定された第２の挟持力で強く挟持する、レンズの芯出しクランプ方法。
【請求項２】
同一軸線(10)上で対向するカップ状レンズホルダ(3,4)を同期回転駆動するモータ(29)と、当該ホルダの一方を他方に向けて付勢するシリンダ(23)と、当該シリンダの供給流体圧を制御するレギュレータ(43)と、当該レギュレータの芯出し圧力とクランプ圧力を設定する圧力設定手段を有する制御器(53)とを備えたレンズ芯取機において、前記モータが前記制御器でＮＣ制御される無段変速モータであり、前記レギュレータが前記制御器でＮＣ制御される無段レギュレータであり、前記制御器が、前記芯出し圧力より更に低い開放圧力を設定する開放圧力設定手段と、芯出し圧力から開放圧力に移行する時間を設定する減圧時間設定手段と、前記モータが芯出し回転数に達するまでの加速時間を設定する加速時間設定手段とを備え、これらに設定される開放圧力と減圧時間と加速時間の調整により前記ホルダに挟持されたレンズの芯出しを行うことを特徴とする、レンズ芯取機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同一軸線上で対向するカップ状ホルダの周縁でレンズの両面を挟持するレンズのクランプ方法及び当該方法でレンズを挟持してレンズの外周加工を行うレンズ芯取機に関し、レンズをカップ状ホルダで挟持する際のレンズの芯出し、即ちレンズの光軸をカップ状ホルダの回転中心軸に一致させる手段に特徴のある上記クランプ方法及び芯取機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズは光が通過する表裏面の加工を行った後、その表裏面の形状によって決定される光軸を基準として外周加工を行っている。この外周加工を行う機械を芯取機と称しており、その一般的な構造は、図２に示すように、同一軸線１０上に配置された２本のワーク軸１、２の対向端に固定したカップ状レンズホルダ３、４の周縁３ａ、４ａでレンズ５の表裏面を挟んでクランプした状態でワーク軸１、２を同期回転しながら、このワーク軸に隣接して設けた回転砥石６でレンズ５の周縁を研削加工するというものである。レンズの外周をその光軸を基準とする正確な形状に加工するためには、レンズの表裏面の形状により決定される光軸がワーク軸の回転中心１０に正確に一致した状態でレンズがクランプされていることが必要である。
【０００３】
加工するレンズの中心をこれを保持するホルダの回転中心軸に一致させることを芯出しと称している。芯出し誤差はそのままレンズの加工誤差となるので、高い精度で芯出しを行うことが必要であり、従来種々の方法が提案されている。例えば、ホルダに挟持されたレンズの周縁部の高さ（厚さ）を検出するセンサと、ホルダに保持されたレンズを横方向に押動するプッシャとを設け、レンズを弱い力で挟持してワーク軸を回転させながらレンズ周縁部の高さ分布を計測し、その計測値からホルダ上での光軸の偏心方向と偏心量とを算出し、これを修正するようにプッシャでレンズを押動する方法が提案されている。この方法は、偏心量を計測しながら芯出しを行うので、偏心した状態でレンズを加工してしまうおそれはないが、芯出しに時間が掛かり、加工能率が悪い。
【０００４】
レンズの芯出しの一般的な方法は、レンズを挟持する方向にホルダを軽く付圧した状態でホルダを回転させるというものである。もし、レンズが片寄った状態でホルダに挟持されていると、ホルダの丸い周縁の一部だけでレンズが挟持されていることとなるから、回転に伴って作用する加速力や遠心力によってレンズが動き、ホルダ上でレンズが滑ってホルダ上での安定静止位置、即ちホルダの丸い周縁がレンズの表裏面に均一に当接する芯出し位置へとレンズが移動することで芯出しが行われるのである。この方法の変形として、ホルダに振動を与える方法も用いられている。
【０００５】
上記方法は、レンズの周縁に当接している部分でのレンズ表面の傾斜を利用した芯出し方法であるから、曲率の小さい（Ｚ値の低い曲率半径の大きな）レンズになるほど芯出しが困難になる。この問題を解決する手段の一つとして、対向するカップ状ホルダでレンズを挟持する際に、ホルダ内に加圧流体を供給してレンズを２個のホルダの間で浮遊状態にして芯出しを行う方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭５９‐２０９７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、曲率の小さいレンズや片面が凸で他面が凹のレンズを含む各種形状のレンズを高精度で速やかに芯出しをすることができる方法を得ることを課題としており、特にプッシャや流体圧供給装置のような付加的なハードウエアを設けることなく、曲率の小さいレンズであっても高精度かつ短時間でレンズの芯出しを行うことができる技術手段を得ることを課題とするものである。
【０００７】
前記特許文献１に示された手段は、曲率の小さなレンズの芯出しに有効であるが、回転するホルダに流体圧を供給するための回転継手を含む流体圧供給装置を付加的に必要とし、装置コストを上昇させる。
【０００８】
一方、近時の電子機械部品の進歩と普及により、ＮＣ制御により回転数を無段階に制御可能なモータや設定圧力を無段階に制御可能なレギュレータが実用可能になっている。この発明は、このような制御の自由度の大きいモータやレギュレータを利用することで装置コストを上昇させる付加的なハードウエアを設けることなく、正確で速やかな芯出し動作を行う技術手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決したこの発明のレンズの芯出しクランプ方法は、同一軸線１０上に対向配置されたカップ状レンズホルダ３、４の周縁３ａ、４ａでレンズ５の両面を弱く挟持して当該ホルダを前記軸線回りに同期回転させることにより芯出しを行ったあと、当該レンズを強く挟持する、レンズの芯出しクランプ方法において、レンズを設定された第１の挟持力で弱く挟持してホルダの回転を開始し、ホルダを回転させながらレンズの挟持力を一旦開放するように低下させる挟持力開放動作を経たあと、レンズを設定された第２の挟持力で強く挟持するというものである。
【００１０】
前述した従来方法では、レンズを設定された第１の挟持力で弱く挟持した状態でホルダを回転させることにより、レンズの芯出しを行っている。これに対して上記のこの発明の方法では、レンズを弱く挟持してホルダを回転させる芯出し動作中にホルダを付勢しているシリンダの圧力を大気圧ないし大気圧に近い圧力まで開放し、次にその圧力を開放前の弱い圧力に復帰させた後、更に圧力を押圧側に切換えて第２の挟持力でレンズを強く挟持することにより、レンズの芯出しクランプを行っている。
【００１１】
第１の挟持力から挟持力を開放するまでの時間や開放状態から第１の挟持力に復帰させるまでの時間は、タイマなどで設定して挟持力を連続的に変化させる。また、レンズの形状によっては、挟持力の開放動作と共にホルダの回転数を加減速する制御を加えることにより、より正確な芯出しが可能となる。
【００１２】
レンズのクランプ方向が上下であるか水平であるかやレンズの曲率によっても異なるが、レンズの曲率が小さいときは、挟持力を完全に開放すると、レンズがホルダから飛び出してしまう。本願の発明者等の試験によれば、このレンズが飛び出す直前の圧力にまで挟持力を開放することにより、曲率の小さいレンズの正確な芯出しが可能であった。
【００１３】
本願請求項２の発明は、上記方法によりレンズの芯出しクランプを行う芯取機であって、同一軸線１０上で対向するカップ状レンズホルダ３、４を同期回転駆動するモータ２９と、当該ホルダの一方を他方に向けて付勢するシリンダ２３と、当該シリンダの供給流体圧を制御するレギュレータ４３と、当該レギュレータの芯出し圧力とクランプ圧力を設定する圧力設定手段を有する制御器５３とを備えたレンズ芯取機において、前記モータが前記制御器でＮＣ制御される無段変速モータであり、前記レギュレータが前記制御器でＮＣ制御される無段レギュレータであり、前記制御器が、前記芯出し圧力より更に低い開放圧力を設定する開放圧力設定手段と、芯出し圧力から開放圧力に移行する時間を設定する減圧時間設定手段と、前記モータが芯出し回転数に達するまでの加速時間を設定する加速時間設定手段とを備え、これらに設定される開放圧力と減圧時間と加速時間の調整により、前記ホルダに挟持されたレンズに対する最適な芯出し動作を行わせることを特徴とするものである。
【００１４】
上記芯取機ではクランプするレンズの曲率や凹凸面の組合せに応じて、精度の高い芯出しが短時間で実現させるように前記開放圧力と減圧時間と加速時間とを設定する。更に好ましくは、開放圧力から芯出し圧力に復帰する時間を設定する加圧時間設定手段や開放圧力への移行回数を設定する圧力開放回数設定手段を設けることにより、各種形状のレンズに対するより柔軟な芯出し動作の設定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１はレンズ芯取機の一例を示した要部の側面図で、１３はコラム（機械フレーム）、１及び２は同一軸線１０上に配置された上下のワーク軸、３及び４は、この上下のワーク軸の対向端に装着されたカップ状の上下のレンズホルダ、５は加工されるレンズ、１５はコラム１３に上下動可能に装着されたＺスライド、１４はこのＺスライドに図の左右方向に移動可能に装着された砥石台であり、砥石６は、この砥石台１４に軸線１０と平行な軸回りに回転駆動される構造で装着されている。
【００１６】
下ワーク軸２は、コラム１３に固定した下軸受ケース５０に回転自在かつ上下動不能に軸支されている。下ワーク軸２の上端には、上向きカップ状の下レンズホルダ４が装着され、下端には下従動歯車１８が固定されている。上ワーク軸１は、コラム１３に固定した上下方向の直線ガイド５１で上下移動自在に装着された上軸受ケース１７に軸支されている。上ワーク軸１の下端には、下向きカップ状の上レンズホルダ３が装着され、上端には上従動歯車１６が固定されている。コラム１３の上部には、プーリ１９、２０が軸支され、当該プーリにはワイヤ２１が下向きコの字状に掛け回され、当該ワイヤの一端に上軸受ケース１７が連結され、他端にバランス錘２２が連結されて外力が作用しない状態で上レンズホルダ３が静止状態を保持するようにバランスが取られている。
【００１７】
上従動歯車１６の軸心上部には、図示しないスライド軸受が内蔵されており、このスライド軸受を介してクランプシリンダ２３のロッド２４が上ワーク軸１の上端に連結されている。クランプシリンダ２３の下向きのロッド２４が伸長することにより、上ワーク軸１が下降して、上レンズホルダ３と下レンズホルダ４との間でレンズ５を上下方向に挟持する。レンズ５は、下向きカップ状の上レンズホルダ３と上向きカップ状の下レンズホルダ４の円形のエッジ状の周縁３ａ、４ａで挟持された状態で保持される（図２参照）。
【００１８】
ワーク軸１、２に隣接して駆動軸２８が平行に軸支されている。駆動軸２８には上下に駆動歯車３０、３１が固定されており、それぞれが上下の従動歯車１６、１８に噛合している。下駆動歯車３１には、ワーク軸駆動用のサーボモータ２９がピニオン３２を介して連結されている。上従動歯車１６は歯幅を大きくしてあり、レンズ５のクランプアンクランプ時に上ワーク軸１が上下動しても上駆動歯車３０との噛合が外れないようになっている。レンズ５の外周加工を行う砥石６は、砥石台１４に固定した砥石軸ケース５２にワーク軸１、２と平行に軸支され、砥石台１４に搭載した図示しないモータでベルトを介して回転駆動されている。砥石台１４は直動ガイド３３と送りねじ３４とを介して砥石６の切込み方向（Ｘ方向、図の左右方向)に移動位置決め自在にしてＺスライド１５に装着されている。Ｚスライド１５は、垂直方向の直動ガイド３６及び送りねじ３７でワーク軸１、２と平行な方向（Ｚ方向）に移動位置決め自在にしてコラム１３に装着されている。Ｘ方向送りねじ３４及びＺ方向送りねじ３７の一端には、これらを回転駆動する送りモータ３５及び３８が連結されている。
【００１９】
クランプシリンダ２３は空気圧シリンダで、その上下の空気室４０、４１は、切換弁４２及びレギュレータ４３を介して空気圧源４４に連結されている。ワーク軸１、２を駆動するサーボモータ２９は、サーボモータアンプ４５を介してＮＣ制御器５３で回転数制御されている。クランプシリンダ２３への供給空気圧を設定するレギュレータ４３は、設定圧力を無段階に調整可能な電圧制御のレギュレータで、Ｄ／Ａ変換器４６を介してＮＣ制御器５３で制御されている。
【００２０】
ＮＣ制御器５３は、レンズ加工時におけるレンズのクランプ力を設定するクランプ力設定手段（例えばテンキーと設定値表示用のディスプレイと登録及び編集プログラムや設定ダイヤル、以下同じ）、レンズを芯出し回転するときのレンズの挟持力を設定する芯出し圧力設定手段、レンズの挟持力を開放する圧力を設定する開放圧力設定手段及び芯出し圧力から開放圧力に移行するときの移行時間を設定する減圧時間設定手段、開放圧力から芯出し圧力に移行するときの移行時間を設定する加圧時間設定手段を備えており、これらの手段によって設定された設定値に基づいてＮＣ制御器５３は所定のタイミングでレギュレータ４３を制御する。また、ＮＣ制御器５３にはレンズを加工するときのワーク軸の回転数を設定する加工回転数設定手段、レンズの芯出しを行うときのワーク軸の回転数を設定する芯出し回転数設定手段及び停止状態から芯出し回転数に加速する時間を設定する加速時間設定手段を備えており、ＮＣ制御器５３はこれらに設定された設定値に基づいて所定のタイミングでサーボモータ２９の回転数を制御する。
【００２１】
次に上記装置による芯出し動作を説明する。クランプシリンダ２３のロッドエンド側に空気圧が供給されて上レンズホルダ３が上昇した状態で図示しないローダによりレンズ５が下レンズホルダ４上に載置される。次にレギュレータ４３に芯出し圧力が設定され、切換弁４２が切換えられて上レンズホルダ３が下降してレンズ５を芯出し圧力Ｐ１（図３ないし４参照）で挟持する。その後、サーボモータ２９の回転を立ち上げ、レンズホルダ３、４を同期回転させる。この回転立上げ時又は芯出し回転に達した後でレギュレータ４３の設定圧を設定された減圧時間ＴＤで設定された開放圧力Ｐ０にまで低減する。そして、適宜この開放圧力を保持した後、レギュレータ４３の設定圧を開放圧力Ｐ０から加圧時間ＴＵで芯出し圧力Ｐ１に復帰させる。通常は復帰後時間を置かないでクランプ圧力Ｐ２にレギュレータ４３の設定圧を切換えてやればよいが、必要に応じて図４に示すように、圧力開放動作を複数回行った後、クランプ圧力に設定するようにしてもよい。
【００２２】
この発明の方法によるレンズの芯出しは、レンズの挟持力を一旦開放して、再び芯出し圧力に復帰させる間に行われる。レンズの形状によっては、レンズの芯出しが行われるときに、レンズホルダを加減速することによって芯出しがより円滑になることが知られているので、そのようなレンズの芯出しを行うときは、レンズ挟持力の開放動作とレンズホルダの加減速動作とを併用することによって、この発明のよるレンズの芯出しを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】芯取機の要部構造を制御系と共に示す側面図
【図２】カップ状ホルダでレンズを挟持している状態を示す拡大断面側面図
【図３】圧力開放動作の第１例を示す線図
【図４】圧力開放動作の第２例を示す線図
【符号の説明】
【００２４】
３  レンズホルダ
3a  周縁
４  レンズホルダ
4a  周縁
５  レンズ
10  軸線
23  クランプシリンダ
43  レギュレータ
53  ＮＣ制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005199366.tif 000006