(57)【要約】【課題】外周加工中ないし加工後のレンズの光軸とこれを支持しているホルダの軸心ないし回転中心とのずれを高い精度で検出する芯ずれ検出器及び当該検出器を備えたレンズ芯取機を提供する。【解決手段】レンズを載置する回転受台と、この受台の上方に昇降自在に設けられて下降時に受台上のレンズＬを受台１との間で挟持する自由回転可能な押さえリングと、この押さえリングの中心孔を通して受台上のレンズに投射された光ビームの反射光を受光して受台上でのレンズの傾きを検出する光学計測器とを備えている。光学計測器は、レンズの上方から投射した光ビームの反射光を２次元受光素子上に結像させ、その結像位置で投射光に対する反射光の偏芯方向及び偏芯量を計測する。【選択図】図１
2013193146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心に一致させてレンズを載置するための受台と、
受台の上方に昇降自在に設けられて下降時に受台上のレンズを受台との間で挟持する押さえリングと、
押さえリングの中心孔を通して受台上のレンズに投射された中心軸方向の光ビームの反射光を受光して受台上でのレンズの傾きを検出する光学計測器とを備えた、レンズの芯ずれ検出器。
【請求項２】
光学計測器が、受台の上方から投射した光ビームをレンズ表面で光点にして反射させ、その反射光を２次元受光面上に結像させ、その結像位置で投射光に対する反射光の偏芯方向及び偏芯量を検出する、請求項１記載の芯ずれ検出器。
【請求項３】
中心軸回りに回転駆動される前記受台と、前記光ビーム及びその反射光を通過させる貫通孔をそれぞれ備えた軸受け及び昇降台を介してその中心軸回りに自由回転可能にして昇降駆動装置に連結されている前記押さえリングとを備えている、請求項１又は２記載の芯ずれ検出器。
【請求項４】
受台と押さえリングとでレンズを挟持した状態で受台を回転させることにより光学計測器の受光面上に円軌跡を描かせ、その円軌跡の中心と受台を停止したときの受光点の位置からレンズの偏芯方向を計測し、その円軌跡の径からレンズの偏芯量を計測する、請求項３記載のレンズの芯ずれ検出器。
【請求項５】
請求項３又は４記載の芯ずれ検出器と、受台上に載置されたレンズの光軸を受台の中心ないし回転中心に一致させる芯出し手段とを備えている、レンズ芯取機。
【請求項６】
芯出し手段が、レンズを受台の回転中心に向けて押し動かす押動体と、この押動体を受台の軸心に向けて移動する送り装置と、ＮＣ制御器とを備え、前記ＮＣ制御器は、前記光学計測器の計測値に基づいてレンズの偏芯方向を押動体に向ける方向に受台を回転させる位相制御手段と、光学計測器の計測値に基づいて押動体を受台中心に向けて進出させるストローク制御手段とを備えている、請求項５記載のレンズ芯取機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズの光軸と当該レンズを載置した受台の軸心ないし回転中心とのずれを検出するレンズの芯ずれ検出器及び当該検出器を備えたレンズ芯取機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズは、その表裏面の球面加工を行ってから、加工された球面によって決定される光軸を基準にして外周加工を行う。この光軸を基準としてレンズの外周加工を行う装置を芯取機と称している。一般的な芯取機は、レンズを保持して回転するホルダと、このホルダに保持されたレンズの外周に向けて近接離隔する回転砥石と、この回転砥石の前記近接離隔方向の移動位置を制御するＮＣ制御器とを備えている。ＮＣ制御器は、ホルダの軸心ないし回転中心を基準にして回転砥石の位置を設定するので、正確な外周加工を行うには、その前提として加工されるレンズがその光軸をホルダの回転中心に正確に一致させて（芯出しされて）保持されていることが必要である。
【０００３】
ホルダ上のレンズの芯出し方法としては、真円のエッジを有する上向きと下向きのベルカップでホルダを形成し、当該ホルダでレンズを軽く上下に挟持した状態で上下のベルカップを同期回転駆動する方法や、レンズを保持したホルダを所定角度ずつ回転させて各回転位置におけるレンズ球面の周辺部分の位置をダイヤルゲージで計測してレンズ光軸とホルダの軸心との偏芯方向及び偏芯量を演算し、偏芯方向を外周研削用の砥石に向け、当該砥石で偏芯量に相当する距離だけレンズを押し動かす方法などが用いられている。なお、本願の出願人は、特願２０１１−２３７３７７において、新たな芯出し手段を提案している。
【０００４】
レンズ芯取機は、以上のようにしてレンズをホルダ上で芯出しした後、ホルダを回転しながら砥石でレンズの外周研削を行う。この外周研削中に加工反力などによりレンズがホルダ上で移動するのを防止するため、レンズを負圧でホルダ上に強固に吸着して加工を行うか、上記の下向きベルカップのような押さえ部材でレンズを挟持して加工を行っている。しかし、レンズを傷つけるなどの虞があるため、挟持力をあまり大きくすることができず、加工中にレンズがホルダ上で移動して芯ずれを起こすこともあった。
【０００５】
従来は、加工中ないし加工後のレンズがホルダ上で芯ずれを起こしているかどうかを芯取機上で検出することができず、後工程においてレンズの光軸がレンズ外周の中心に一致しているかどうかを計測して、芯ずれを起こしているレンズを不良品として廃棄していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解消して、芯取機上で加工中ないし加工後のレンズの光軸とこれを支持しているホルダの軸心ないし回転中心とのずれを高い精度で検出することができる芯ずれ検出器及びそのような検出器を備えたレンズ芯取機を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のレンズの芯ずれ検出器は、レンズＬを載置する受台１と、この受台の上方に昇降自在に設けられて下降時に受台１上のレンズＬを受台１との間で挟持する押さえリング２と、この押さえリングの中心孔２１を通して受台上のレンズＬに投射された光ビーム３１の反射光３３を受光して受台上でのレンズの偏芯（傾き）を検出する光学計測器３とを備えている。受台１と押さえリング２は、レンズＬの光軸を主軸軸線ａと一致させてレンズを保持するためのホルダを形成している。
【０００８】
光学計測器３は、受台１に載置されたレンズＬの上方から投射した光ビーム３１をレンズ表面で光点にして反射させ、その反射光３３を２次元受光素子３５上に結像させ、その結像位置で投射光３１に対する反射光３３の偏芯方向及び偏芯量ｅを計測する。
【０００９】
受台１は、主軸軸線ａ回りに回転駆動されている。押さえリング２は、光ビーム３１及びその反射光３３を通過させる中空孔をそれぞれ備えた軸受２２及び昇降台２３を介して、その中心軸回りに自由回転可能にして、昇降駆動装置に連結されている。
【００１０】
レンズＬは、受台１と押さえリング２とで挟持される。この状態で受台１を回転させることにより、レンズＬと押さえリング２とが従動回転し、レンズＬ上に投射された光ビーム３１の反射光３３は、光学計測器の受光素子３５上に円軌跡ｃを描く。芯ずれ検出器３０は、この円軌跡の中心ｐと受台１を停止したときの受光点ｓの位置関係から、受台１上のレンズＬの偏芯方向を計測し、その円軌跡の径から、レンズの偏芯量ｅを計測する。
【００１１】
この発明の芯ずれ検出器３０と、受台上に載置されたレンズＬの光軸を受台１の中心ないし回転中心に一致させる芯出し手段４とを備えることにより、加工前、加工中及び加工後の任意のタイミングで、受台１上のレンズＬの光軸と受台１の回転中心とのずれ（偏倚）を検出可能で、かつ、加工中に修正可能なずれが生じたときに当該ずれを修正して加工を継続可能なレンズ芯取機を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明により、受台１上のレンズの芯ずれを、加工前には勿論、加工中及び加工後のいずれのタイミングにおいても検出できる。また、受台１、レンズＬ及び当該レンズを押さえている押さえリング２が回転している状態でレンズの芯ずれを検出できるので、検出のために加工を中止したり受台１の回転を停止する必要がなく、加工能率を低下させることがない。
【００１３】
加工中にレンズの芯ずれが検出されれば、加工を一時停止して芯ずれを修正して再加工することもできるし、修正不能であれば加工途中でレンズを廃棄できる。また、加工後のレンズに芯ずれが検出されれば、その時点で不良レンズを廃棄でき、後工程での芯ずれ測定工程が不要になる。
【００１４】
更に、図示実施例のように、押さえリング２を受台１上のレンズからの摩擦力で回転する質量の小さい自由回転体とすることで、従来のベルカップ方式のような上カップの同期駆動系を必要とせず、かつレンズの押さえ力の制御もより正確にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の芯出ずれ検出器を備えた芯取機の実施例を示すブロック図
【図２】図１の芯取機の芯ずれ検出器を示す正面図
【図３】レンズの偏芯と反射光の振れを誇張して示す説明図
【図４】オートコリメータの２次元受光素子上の受光点を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、この発明の芯ずれ検出器を備えたレンズ芯取機の例を示す模式的な正面図である。図のレンズ芯取機は、鉛直方向の軸線（主軸軸線）ａ回りに回転駆動される主軸１１と、この主軸の上端に固定された上向きカップ状の受台１と、この受台の上方に配置された押さえリング２と、受台１と押さえリング２で挟持して保持したレンズＬの外周を加工する回転砥石４７とを備えている。押さえリング２は、昇降自在かつ主軸軸線ａ回りに自由回転可能である。主軸１１及びその上端に固定された受台１は、主軸モータ１２で回転駆動される。
【００１７】
主軸１１は、中空軸で、その中空孔１３は、受台１のカップ内に連通している。主軸の中空孔１３の下端は、受台１上でレンズを浮かすための空気圧供給装置５に連結されている。空気圧供給装置５は、圧力設定器５１を備えており、この圧力設定器を通過した空気が切換弁５２、回転継手５３及び主軸１１の中空孔１３を通って受台１内に供給されるようになっている。
【００１８】
芯ずれ検出器３０は、上記構造の受台１及び押さえリング２と、押さえリング２の中心孔を通して受台１上のレンズＬに主軸軸線方向の光ビーム３１を投射し、かつ当該光ビームの反射光３３を押さえリング２の中心孔を通して受光する光学計測器（オートコリメータ）３とで構成されている。
【００１９】
押さえリング２は、レンズに当接する下面が合成樹脂製で、上方の円筒部を玉軸受２２の内輪に嵌着して取り付けられている。玉軸受２２の外輪は、昇降台２３に設けた主軸軸線ａを中心とする上下方向の貫通孔に嵌着されている。昇降台２３は、昇降シリンダ２４の本体２５のヘッドエンド側に固定されている。シリンダ本体２５は、主軸軸線ａ方向のシリンダガイド２６（図２）で昇降自在に案内され、そのロッドの先端２７が機械フレームの不動位置に連結されている。すなわち、昇降シリンダ２４に流体圧を供給することにより、シリンダ本体２５が昇降し、下降したときに昇降台２３に自由回転可能に支持された押さえリング２が、受台１上に載置されたレンズＬを受台１との間で挟持する。
【００２０】
光学計測器であるオートコリメータ３は、その光軸を主軸軸線ａと同一軸にして昇降台２３の上方に配置されている。オートコリメータ３は、主軸軸線ａ方向のガイドレール２８に昇降自在に設けたクランパ２９で把持されて、図示しない昇降装置で光軸方向に移動位置決めすることにより焦点調整可能である。
【００２１】
図１には、オートコリメータ３の内部構造が模式的に示されている。オートコリメータ３は、受台１上のレンズＬに向けて光ビーム３１を投射する投光器３２と、レンズＬからの反射光３３をハーフミラー３４で直角に反射して受光する２次元受光素子３５とを備えている。投光器３２から投射された光ビームは、レンズＬの表面に光点（焦点）となって照射され、その反射光３３が受光素子３５の受光面上で結像し、その位置情報が電気信号として出力される。押さえリング２の中空孔２１は、光ビーム３１及びその反射光３３を通過させるための貫通孔となっている。
【００２２】
レンズＬの光軸と受台１の軸心とが偏芯していると、図３に示すように、レンズが傾く。この傾きは、受台１の円形のエッジ１４に当接しているレンズ下面の曲率が大きいほど大きく、凸面か凹面かで傾きの方向が逆になる。レンズの光軸中心では、レンズ面は光軸と直角であり、ここに投射された光ビームは入射方向に反射する。レンズが偏芯して傾いていると、反射光は入射光からずれ、図４に示すように、受光素子３５上の受光点ｓの位置がずれ、受台１の回転によって受光点ｓは、円軌跡ｃを描く。
【００２３】
この円軌跡の中心ｐは、主軸軸線ａに対応する受光面上の点である。この中心点ｐを原点として受光点ｓの偏芯方向及び偏芯量（円の半径）ｅを計測すれば、オートコリメータ３の受光面の原点ｏが受台１の回転中心からずれていても、正確な偏芯方向及び偏芯量を計測できる。外周加工中、すなわち受台１の回転中は、受光点ｓの偏芯方向は計測できないが、偏芯量ｅは計測できる。従って、外周加工中に偏芯量ｅを監視し、偏芯量ｅがＮＣ制御器に設定したしきい値（許容値）を超えたときに芯ずれが生じたとして主軸回転を停止し、偏芯量ｅが修正可能でかつ再芯出しのために必要であれば偏芯方向を計測すれば良い。
【００２４】
図１の装置には、受台１上でレンズＬを半径方向に押して芯ずれを修正する押動体４が設けられている。レンズ押動体４は、合成樹脂製で、圧電素子４４を介して移動台４１に搭載されている。移動台４１は、図示されていないボールナットを介して送りねじ４２に連結され、この送りねじがＮＣ制御器６によってサーボ制御される送りモータ４３で回転駆動されている。
【００２５】
ＮＣ制御器６は、オートコリメータ３の検出信号と予め入力されたレンズ下面の凹凸（偏芯方向が１８０度反対になる）の別に基づいて、受台１の回転中心からのレンズＬの光軸の偏芯方向を検出して、当該偏芯方向が押動体４を向くように主軸モータ１２の回転角を制御する位相制御手段６１と、オートコリメータ３の偏芯量ｅの計測値に基づいて送りモータ４３の回転角を制御するストローク制御手段６２を備えている。
【００２６】
圧電素子４４には、これを移動台４１の移動方向に振動させるための交流電源４５が接続されている。ＮＣ制御器６は、圧電素子４４を振動させる交流電源４５のオンオフスイッチ４６を制御している。
【００２７】
上記の芯取機において、押さえリング２が上動した状態で受台１上にレンズＬが搬入されたら、オートコリメータ３は、当該レンズＬ上に光ビーム３１を照射して、その反射光を２次元受光素子３５で受光する。次に主軸１１をゆっくり回転して、受光素子３５上で受光点ｓに円軌跡ｃを描かせ、その円の半径から受台１の回転中心に対するレンズＬの偏芯量を計測する。次に主軸１１を停止し、前記の円の中心と受台１を停止したときの受光点ｓとの相対位置関係から、偏芯方向を検出する。
【００２８】
ＮＣ制御器６は、検出された偏芯方向が押動体４を向くように主軸モータ１２に回転指令を与える。次にＮＣ制御器は、送りモータ４３に前進指令を与える。この前進中にオートコリメータ３から受光点ｓの移動開始信号を受けたときに、押動体４がレンズＬの外周に当接したと判断し、ストローク制御手段６２に計測開始指令を与える。ストローク制御手段６２は、計測開始指令が与えられたときの押動体４の位置から既に計測されている偏芯量ｅだけ押動体４を前進させた位置で、送りモータ４３を停止させる。
【００２９】
押動体４でレンズＬを押すとき、必要に応じて交流電源４５のスイッチ４６をオンにすることによって、振動送りを選択することができる。レンズが重いときには、空気圧供給装置５から受台１に空気圧を供給して受台１に作用するレンズの荷重を低減することにより、レンズ押動時の摩擦負荷を低減してレンズＬを押動することができる。振動送りは、いわゆるスティックスリップ現象によってレンズＬがその停止位置を越えて移動するのを防止するのに有効である。
【００３０】
押動体４でレンズＬを押すとき、押動中にレンズＬが押動体４の前進方向からずれた方向に動くことがあり、また慣性でレンズが余計に動いてしまうこともある。そこで押動動作の終了後、光学計測器３でレンズＬの偏芯を確認し、所定の誤差範囲（しきい値）内に入っていれば外周加工を開始し、入っていないときは、再度偏芯方向と偏芯量とを計測して上記の芯出し動作を繰り返す。
【００３１】
上記のようにしてレンズの芯出しが終了したら、押さえリング２を下動して受台１と押さえリング２でレンズＬを挟持し、主軸モータ１２で主軸１１を回転させてレンズＬを芯出しした光軸回りに回転させる。そして、回転砥石４７を回転させ、レンズの外周形状が所定形状となるように図示しない砥石送りモータで砥石台４８を前進させることにより、レンズＬの光軸を基準としたレンズの外周加工を行う。
【００３２】
この外周加工中に、オートコリメータ３は、レンズＬ上に光ビーム３１を照射し、その反射光を２次元受光素子３５で受光し続ける。加工中にレンズＬに芯ずれが起こると、受光素子３５上で受光点ｓが円軌跡ｃを描きはじめるから、その円の半径がＮＣ制御器６に登録されたしきい値を超えたら、主軸１１を停止し、前記の円の中心と受台１を停止したときの受光点ｓとの相対位置関係から、偏芯方向を検出する。
【００３３】
計測した偏芯量ｅが修正可能な量であれば、ＮＣ制御器６は、押さえリング２を上動し、検出された偏芯方向が押動体４を向くように主軸モータ１２を回転し、押動体４で検出した偏芯量ｅだけレンズＬを押動して再芯出しをした後、押さえリング２を下降して外周研削加工を再開する。偏芯量が修正不能な量であれば、当該レンズを芯取機から排出する。
【符号の説明】
【００３４】
１  受台
２  押さえリング
３  光学計測器
４  押動体
６  ＮＣ制御器
２１  中心孔
２２  軸受
２３  昇降台
２４  シリンダ
３０  芯ずれ検出器
３１  光ビーム
３２  投光器
３３  反射光
３５  受光素子
６１  位相制御手段
６２  ストローク制御手段
ａ  主軸軸線
ｃ  円軌跡
Ｌ  レンズ
ｐ  円軌跡の中心
ｓ  受光点
【図１】
2013193146.tif 000003
【図２】
2013193146.tif 000004
【図３】
2013193146.tif 000005
【図４】
2013193146.tif 000006