(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工レンズを保持して回転させるレンズ回転手段と、眼鏡枠の枠形状データ及び眼鏡レンズを眼鏡枠に対してレイアウトするレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、被加工レンズの各回転角に対して所期する量加工されたか否かを検知する加工終了検知手段とを持ち、熱可塑性のアクリルレンズを眼鏡枠に合うように研削加工する眼鏡レンズ研削装置において、加工条件であるレンズの材質としてアクリルレンズを指定する信号に応答して動作する加工制御手段であって、研削液をアクリルレンズに噴射しながら仕上げ加工代を残して粗加工砥石により粗加工する粗加工制御手段と、粗加工されたアクリルレンズを仕上げ加工砥石（ただし、鏡面加工砥石を含まない）により二段階に分けて仕上げ加工するための制御手段であって、アクリルレンズのある回転角について研削液を被加工レンズに噴射することなく、前記加工終了検知手段により第二段階の仕上げ加工代を残した補正仕上げ加工寸法の加工終了信号を得るまで加工した後、前記レンズ回転手段により所定の回転角だけ被加工レンズを回転させ次の回転角に移行して同様に加工して順次これを繰返すことにより全周を加工して、第一段階の仕上げ加工を行い、続いて同一の仕上げ加工砥石により研削液を被加工レンズに噴射しながら前記レンズ回転手段により被加工レンズを一定の回転速度で回転させて第二段階の仕上げ加工する仕上げ加工制御手段と、を含む加工制御手段を、備えることを特徴とする眼鏡レンズ研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性の材質の被加工レンズを眼鏡枠に合うように研削加工する眼鏡レンズ研削加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
眼鏡レンズの研削加工においては、レンズの材質がガラスやプラスチックの時にはその加工面に研削液を供給しつつ、レンズを回転させながら回転砥石に押圧して粗加工及び仕上げ加工を行っている。一方、レンズの材質が熱可塑性であるアクリルレンズでは、その材質の特性から、粗砥石による加工時には研削液を供給して加工を行うが、仕上砥石による加工時には研削液の供給を止め、レンズを回転させながら加工を行った後、再び研削液を供給して加工面を良好にする仕上げ加工を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなアクリルレンズの仕上げ加工においては、粗加工時に使用した研削液がレンズ表面に付着したままとなるので、その水分により仕上げ加工時の熱が下げられる。このため、加工面の軟化が十分に行われず、レンズを１回転させただけでは削り残しの部分が多く現れるようになる。すべての部分を削り残しなく加工するためには、被加工レンズを何回も回転させなければならず、結果的に加工時間が長引くという問題があった。
【０００４】
また、アクリルレンズでは最後に研削液を供給して仕上げ加工を行う場合にも僅かに研削が行われるため、そのサイズ管理が適切でないと加工サイズの精度に影響する。
【０００５】
本発明は、加工時間を短縮し、また、加工サイズの精度を向上することができる眼鏡レンズ研削加工装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有することを特徴としている。
【０００７】
（１）  被加工レンズを保持して回転させるレンズ回転手段と、眼鏡枠の枠形状データ及び眼鏡レンズを眼鏡枠に対してレイアウトするレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、被加工レンズの各回転角に対して所期する量加工されたか否かを検知する加工終了検知手段とを持ち、熱可塑性のアクリルレンズを眼鏡枠に合うように研削加工する眼鏡レンズ研削装置において、加工条件であるレンズの材質としてアクリルレンズを指定する信号に応答して動作する加工制御手段であって、研削液をアクリルレンズに噴射しながら仕上げ加工代を残して粗加工砥石により粗加工する粗加工制御手段と、粗加工されたアクリルレンズを仕上げ加工砥石（ただし、鏡面加工砥石を含まない）により二段階に分けて仕上げ加工するための制御手段であって、アクリルレンズのある回転角について研削液を被加工レンズに噴射することなく、前記加工終了検知手段により第二段階の仕上げ加工代を残した補正仕上げ加工寸法の加工終了信号を得るまで加工した後、前記レンズ回転手段により所定の回転角だけ被加工レンズを回転させ次の回転角に移行して同様に加工して順次これを繰返すことにより全周を加工して、第一段階の仕上げ加工を行い、続いて同一の仕上げ加工砥石により研削液を被加工レンズに噴射しながら前記レンズ回転手段により被加工レンズを一定の回転速度で回転させて第二段階の仕上げ加工する仕上げ加工制御手段と、を含む加工制御手段を、備えることを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［装置全体の構成］
図１において、１はメインベ−ス、２はメインベ−ス１に固定されたサブベ−スである。１００はレンズチャック上部、１５０はレンズチャック下部であり、加工時にはそれぞれのチャック軸で被加工レンズを挟持する。また、レンズチャック上部１００の下方のサブベ−ス２の奥側には、レンズ厚測定部４００が収納されている。
【００１３】
３００Ｒ，３００Ｌはそれぞれの回転シャフトにレンズ研削用の砥石を持つレンズ研削部である。各レンズ研削部３００Ｒ，３００Ｌは、後述する移動機構によりそれぞれサブベ−ス２に対して上下方向、左右方向に移動可能に保持されている。レンズ研削部３００Ｒの回転シャフトには、図２に示すように、粗砥石３０、ヤゲン溝を持つ仕上砥石３１が取り付けられており、さらに仕上砥石３１の上端面には円錐面を持つ前面用の面取砥石３２が、粗砥石３０の下端面には後面用の面取砥石３３が同軸に取り付けられている。レンズ研削部３００Ｌの回転シャフトには、粗砥石３０、ヤゲン溝を持つ鏡面仕上砥石３４、円錐面を持つ前面鏡面用の面取砥石３５及び後面鏡面用の面取砥石３６が同軸に取り付けられている。実施例ではこれらの粗砥石としてプラスチック、ポリカーボネイト及びアクリルのレンズ材質を加工できる研削面を持つ砥石を使用している。また、これらの砥石群は、その直径が６０ｍｍ程の比較的小さなものを使用し、加工精度を向上するとともに砥石の耐久性も確保するようにしている。
【００１４】
なお、図２において、１７０は被加工レンズに研削水を噴射するノズルを示している。
【００１５】
装置の筐体前面には、加工情報等を表示する表示部１０、デ−タを入力したり装置に指示を行う入力部１１が設けられている。入力部１１はガラス、プラスティック、アクリル等の材質やフレ−ムの種類等を入力するスイッチを持つ。１２は開閉可能な扉である。
【００１６】
［主要な各部の構成］
＜レンズチャック部＞
図３はレンズチャック上部１００及びレンズチャック下部１５０を説明するための図である。サブベ−ス２に固定された固定ブロック１０１の上部には、取付け板１０２によりＤＣモ−タ１０３が取り付けられている。ＤＣモ−タ１０３の回転は、プ−リ１０４、タイミングベルト１０８、プ−リ１０７を介して送りネジ１０５に伝達され、送りネジ１０５が回転することにより固定ブロック１０１に固定されたガイドレ−ル１０９にガイドされてチャック軸ホルダ１２０が上下動する。チャック軸ホルダ１２０の上部にはパルスモ−タ１３０が固定されており、その回転はギヤ１３１、中継ギヤ１３２、ギヤ１３３へと伝達されてチャック軸１２１が回転するようになっている。１３５はフォトセンサ、１３６はチャック軸１２１に取り付けられた遮光板であり、フォトセンサ１３５はチャック軸１２１の回転基準位置を検出する。
【００１７】
下側のチャック軸１５２はメインベ−ス１に固定されたホルダ１５１に回転可能に保持され、パルスモ−タ１５６の回転が伝達されて回転される。１５７はフォトセンサ、１５８はギヤ１５５に取り付けられた遮光板であり、フォトセンサ１５７は下チャック軸１５１の回転基準位置を検出する。
【００１８】
＜レンズ研削部の移動機構＞
図４はレンズ研削部３００Ｒの移動機構を説明する図である。２０１は上下スライドベ−ス２０１であり、サブベ−ス２の前面に固着された２つのガイドレ−ル２０２に沿って上下に摺動可能である。サブベ−ス２の側面には、コの字型のスクリュ−ホルダ２０３が固着され、スクリュ−ホルダ２０３の上端にはパルスモ−タ２０４Ｒが固定されている。パルスモ−タ２０４Ｒの回転軸にはボ−ルネジ２０５がカップリングされており、ボ−ルネジ２０５が回転することにより、ナットブロック２０６に固定された上下スライドベ−ス２０１がガイドレ−ル２０２にガイドされて上下動する。サブベ−ス２と上下スライドベ−ス２０１との間にはバネ２０７が掛け渡されており、バネ２０７は上下スライドベ−ス２０１を上方へ付勢し、上下スライドベ−ス２０１の下方への荷重をキャンセルして上下の移動を容易にしている。２０８Ｒはフォトセンサ、２０９はナットブロック２０９に固定された遮光板であり、フォトセンサ２０８Ｒは遮光板２０９の位置を検出して上下スライドベ−ス２０１の上下移動の基準位置を決定する。
【００１９】
２１０はレンズ研削部３００Ｒが固定される左右スライドベ−スであり、上下スライドベ−ス２０１の固着された２つのガイドレ−ル２１１に沿って左右に摺動可能である。上下スライドベ−ス２０１の下端部にはコの字型のスクリュ−ホルダ２１２が固着され、スクリュ−ホルダ２１２の側部にはパルスモ−タ２１４Ｒが固定されており、その回転軸にはボ−ルネジ２１３がカップリングされている。ボ−ルネジ２１３にはナットブロック２１５が螺合しており、ナットブロック２１５は、図５に示すように、左右スライドベ−ス２１０の下部から伸びる突出部２１０ａとバネ２２０により連結されている（なお、図５に示す機構は、図４におけるナットブロック２１５の背後に収納されている）。バネ２２０は左右スライドベ−ス２１０をレンズチャック側に付勢している。パルスモ−タ２１４Ｒの回転によりボ−ルネジ２１３が回転されてナットブロック２１５が図５上の左側に移動すると、バネ２２０に引っ張られる左右スライドベ−ス２１０も左側に移動する。被加工レンズの加工時にバネ２２０の付勢力よりも強い研削圧がかかると、ナットブロック２１５が左側に移動しても左右スライドベ−ス２１０は移動せず、被加工レンズへのの研削圧が調整される。ナットブロック２１５が図上の右側に移動すると、ナットブロック２１５に突出部２１０ａが押され、左右スライドベ−ス２１０も右側に移動する。突出部２１０ａにはフォトセンサ２２１Ｒが取り付けられており、フォトセンサ２２１Ｒはナットブロック２１５に固定された遮光板２２２を検知すことにより、加工終了を検知する。
【００２０】
また、スクリュ−ホルダ２１２に固定されたフォトセンサ２１６Ｒは、ナットブロック２１５に固定された遮光板２１７の検出して左右スライドベ−ス２１０の左右移動の基準位置を決定する。
【００２１】
レンズ研削部３００Ｌの移動機構はレンズ研削部３００Ｒの移動機構と左右対称であるので、その説明は省略する。
【００２２】
＜レンズ研削部＞
図６はレンズ研削部３００Ｒの構成を示す側面断面図である。左右スライドベ−ス２１０にはシャフト支基３０１が固定されており、シャフト支基３０１の前部には、粗砥石３０等の砥石群を下方部に取付けた上下に伸びる回転シャフト３０４を回転可能に保持するハウジング３０５が固定されている。シャフト支基３０１の上部には、取付け板３１１を介してサ−ボモ−タ３１０Ｒが固定されており、サ−ボモ−タ３１０Ｒの回転はプ−リ３１２、ベルト３１３、プ−リ３０６を介して回転シャフト３０４に伝達されて砥石群が回転する。
【００２３】
レンズ研削部３００Ｌの構成は、レンズ研削部３００Ｒと左右対称に同じ構成を持つので、その説明は省略する。
【００２４】
＜レンズ厚測定部＞
図７はレンズ厚測定部４００を説明する図である。レンズ厚測定部４００は、２つのフィ−ラ５２３、５２４を持つ測定ア−ム５２７、測定ア−ム５２７を回転するＤＣモ−タ（図示せず）等の回転機構、測定ア−ム５２７の回転を検出してＤＣモ−タの回転を制御するセンサ−板５１０とホトスイッチ５０４，５０５、測定ア−ム５２７の回転量を検出してレンズ前面及び後面の形状を得るためのポテンショメ−タ５０６等からなる検出機構等から構成される。このレンズ厚測定部４００の構成は本願発明と同一出願人による特開平３−２０６０３号等と基本的に同様であるので、詳細はこれを参照されたい。なお、図７に示したレンズ厚測定部４００は、特開平３−２０６０３号と異なり、前後移動手段６３０により装置に対して前後方向（矢印方向）に移動され、その移動量はコバ加工デ−タに基づいて制御される。また、測定ア−ム５２７は下方の初期位置から回転上昇し、レンズ前面屈折面及びレンズ後面屈折面それぞれに対してフィ−ラ５２３、５２４を当接してレンズ厚を測定するので、測定ア−ム５２７の下方への荷重をキャンセルするコイルバネ等をその回転軸に取り付けることが好ましい。
【００２５】
レンズ厚（コバ厚）の測定は、前後移動手段６３０によりレンズ厚測定部４００を前後させ、測定ア−ム５２７を回転上昇させてフィ−ラ５２３をレンズ前面屈折面に当接させながらレンズを回転させることにより、レンズ前面屈折面の形状を得た後、次にフィ−ラ５２４をレンズ後面屈折面に当接させてその形状を得る。
【００２６】
＜制御部＞
図８は装置の制御系を示す概略ブロック図である。６００は装置全体の制御を行う制御部であり、表示部１０、入力部１１、マイクロスイッチ１１０、各フォトセンサが接続されている。また、ドライバ６２０〜６２８を介して移動用、回転用の各モ−タが接続されている。レンズ研削部３００Ｒ用のサ−ボモ−タ３１０Ｒ及びレンズ研削部３００Ｌ用のサ−ボモ−タ３１０Ｌに接続されたドライバ６２２、６２５は、加工時のサ−ボモ−タ３１０Ｒ，３１０Ｌの回転トルク量をそれぞれ検出して制御部６００にフィ−ドバックする。制御部６００はこの情報をレンズ研削部３００Ｒ，３００Ｌの移動制御や、レンズ回転の制御に利用する。６４０はノズル１７０から研削液を給水するための給水ポンプであり、６４１はそのドライバである。
【００２７】
６０１はデ−タの送受信に使用されるインタ−フェイス回路であり、レンズ枠形状測定装置６５０（特開平４−９３１６４号等参照）やレンズ加工情報を管理するコンピュ−タ６５１、バ−コ−ドスキャナ６５２等を接続することができる。６０２は装置を動作するためのプログラムが記憶された主プログラムメモリ、６０３は入力されるデ−タやレンズ厚測定デ−タ等を記憶するデ−タメモリである。
【００２８】
以上のような構成を持つ装置において、その動作を説明する。ここではアクリルレンズを加工する場合を説明する。加工者はレンズ枠形状測定装置６５０により測定した枠データをインタ−フェイス回路６０１を介して装置本体側に入力する。入力されたデータはデ−タメモリ６０３に転送記憶される。表示部１０には枠データに基づく玉型形状が表示されるので、加工者は装用者のＰＤ値、ＦＰＤ値、光学中心の高さ等のレイアウトデータ、加工するレンズの材質（ここではアクリルを指定する）、フレームの材質等の加工条件を入力部１１のスイッチにより入力する。加工条件の入力後、所定の処理が施された被加工レンズをチャック軸１２１、１５２によりチャッキングし、スタートスイッチを押して装置を動作させる。
【００２９】
制御部６００はスタ−ト信号の入力によりレンズ厚測定部４００、前後移動手段６３０を作動させ、枠データ及びレイアウトデータに基づくコバ位置情報を得る。その後、得られたコバ位置情報に基づき所定のプログラムに従ってレンズに施すヤゲン軌跡データ（ｒｓδｎ，ｒｓθｎ，Ｚｎ）（ｎ＝１，２，３，……Ｎ）を得る。ヤゲン軌跡デ−タの算出については、前面カ−ブ及び後面カ−ブからカ−ブ値を求める方法、コバ厚を分割する方法やこれらを組み合わせる方法等が提案されている。例えば、本願発明と同一出願人による特開平５−２１２６６１号等に詳細に記載されているので、これを参照されたい。ヤゲン軌跡デ−タが得られたら、レンズ加工のためのレンズ回転軸と砥石回転軸との間の軸間距離データに変換した加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Ｚｉ）（ｉ＝１，２，３，……Ｎ）を求め、加工デ−タはデ−タメモリ６０３に記憶される。
【００３０】
次に、制御部６００は加工デ−タに基づいて粗加工を行う。制御部６００は、給水ポンプ６４０を駆動して給水ノズル１７０から研削液を噴射させるとともに、サ−ボモ−タ３１０Ｒ，３１０Ｌを駆動してレンズ研削部３００Ｒ，３００Ｌの両砥石群を回転させる。また、制御部６００は左右のパルスモ−タ２０４Ｒ，２０４Ｌを駆動して両側の上下スライドベ−ス２１０を下降移動し、左右の粗砥石３０が共に被加工レンズの高さ位置に来るようにする。その後、パルスモ−タ２１４Ｒ，２１４Ｌを回転してレンズ研削部３００Ｒ、３００Ｌをそれぞれ被加工レンズ側にスライド移動させるとともに、上下のパルスモ−タ１３０、１５６を同期して回転させてチャック軸１２１、１５２にチャッキングされた被加工レンズを回転する。左右の粗砥石３０は回転しながら被加工レンズ側へ移動することにより、レンズを２方向から徐々に研削する。粗砥石３０のレンズ側への移動量は、加工データに基づいて左右それぞれ独立して制御される。この加工時には、研削液の給水により加工面の研削粉が排除される。
【００３１】
粗加工が終了すると、仕上砥石３１による仕上げ加工に移る。アクリルレンズの仕上げ加工は、研削液の供給を止めて加工を行う第１仕上げ加工段階と、その後研削液を供給しながら加工を行うことにより加工面を滑らかにする第２仕上げ加工段階とに別れる。
【００３２】
第１仕上げ段階の加工では、制御部６００はヤゲン加工データをデ−タメモリ６０３から読取り、第２仕上げ段階での加工代α（例えばレンズの径方向に０．２ｍｍ）を残すものとして、前述のヤゲン軌跡データ（ｒｓδｎ，ｒｓθｎ，Ｚｎ）に加工代αを加えてサイズ補正後の仕上げ加工データ（Ｌ´ｉ，ξｉ，Ｚｉ）（ｉ＝１，２，３，……Ｎ）を求める（この計算は、前述のヤゲン計算の後に行う）。ここで、Ｌ´ｉは被加工レンズの回転角ξｉでのレンズ回転軸であるチャック軸１２１（１５２）と仕上砥石３１の回転シャフト３０４との軸間距離であり、Ｚｉはチャック軸方向のヤゲン位置である。なお、実施例での加工代αの量は、第２仕上げ段階の加工でレンズを１回転したときに見込まれる研削量により決定している。
【００３３】
制御部６００はサイズ補正後の仕上げ加工データに基づき、仕上砥石３１のヤゲン溝がレンズに施すヤゲンの高さ位置になるように移動させた後、モータ２１４Ｒを駆動制御して仕上砥石３１をレンズ方向に移動させて加工を行う。このとき、被加工レンズは初期回転角（ξ1 ）に位置させ、その回転を停止したまま加工を行う。
【００３４】
回転する仕上砥石３１を移動すことにより、被加工レンズは徐々に研削される。この加工中、制御部６００はドライバ６２２を介して得られるモ−タ３１０Ｒの回転トルク量（モ−タ負荷電流）を監視する。モ−タ３１０Ｒに所定のトルクがかかるようになると、仕上砥石３１のレンズ側への移動を停止する（あるいは少し戻す）。モ−タ３１０Ｒの回転トルク量が所定のトルクアップ許可レベルになれば、レンズ側への移動を許可する。そして、被加工レンズの回転角ξ1 に対応した加工点の加工終了がフォトセンサ２２１Ｒにより検知されるまで、被加工レンズの回転を停止したまま研削を行う。これにより、粗加工時に使用した研削液がレンズ表面に付着していても、回転する仕上砥石３１と被加工レンズとの圧接によって発生する熱により付着した研削液の水分が蒸発し、仕上砥石３１は加工熱を十分にしてアクリルレンズを軟化させて加工を行うことができる。なお、実施例の装置のように、被加工レンズの後面を上にしてチャックする構成では、レンズ後面の窪んだ部分に粗加工で供給した研削液が溜まりやすいが、加工終了が得られるまでレンズ回転を行わないことにより、加工面の水分を容易に取り除いて加工できる。
【００３５】
回転角ξ1 での加工点の加工終了が得られると、制御部６００はモータ１３０、１５６を駆動して被加工レンズを回転角ξ2 まで回転させるとともに、軸間距離Ｌ´ｉをＬ´2 まで、ヤゲン位置ＺｉをＺ2 まで移動させる。この回転角ξ2 においても、フォトセンサ２２１Ｒにより加工終了が検知されるまで、被加工レンズの回転を停止したまま研削を行う。以上の加工動作を連続して（Ｌ´ｉ，ξｉ，Ｚｉ）（ｉ＝１，２，３，……Ｎ）に基づき、全周のわたって行う。これにより、被加工レンズの全周の加工点は１回転でサイズ補正後の仕上げ加工データの形状に加工される。
【００３６】
続いて第２仕上げ段階の加工に移る。制御部６００は給水ポンプ６４０を駆動して給水ノズル１７０から研削液を供給する。第２仕上げ段階の仕上げ加工では、被加工レンズを所定の回転速度で回転させながら、初めに算出した仕上げ加工データ（Ｌｉ，ξｉ，Ｚｉ）に基づき仕上砥石３１を移動して加工を行い、被加工レンズを１回転して終了する。アクリルレンズの仕上げ加工では、研削液を給水しながら加工すると加工面の熱が下げられるので、艶を持つ良好な加工面になる。また、第１仕上げ段階と異なり、被加工レンズを連続して回転させながら加工を行うことにより、滑らかな加工面を得ることができる。また、前述のように加工代αを見込むことにより、１回のレンズ回転でほぼ仕上げ加工データ通りの加工サイズを得ることができる。なお、加工サイズの精度をさらに必要とするときには、レンズの回転数を多くしても良い。この場合には、すでに加工終了が得られた部分は被加工レンズの回転速度を速めるようにすると、高精度を確保しつつ加工時間も短縮できる。
【００３７】
以上ような加工方法は、アクリル材質のレンズに限らず、ポリカーボネイトや他の材質のレンズにも応用できるこというまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工時間を短縮し、また、仕上がりサイズのバラつきを抑え、良好な加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の装置の全体構成を示す図である。
【図２】砥石構成及び研削水を噴射するノズルを示す図である。
【図３】レンズチャック上部及びレンズチャック下部の構成を説明する図である。
【図４】レンズ研削部３００Ｒの移動機構を説明する図である。
【図５】レンズ研削部３００Ｒの左右の移動と加工終了検出の機構を説明する図である。
【図６】レンズ研削部３００Ｒの構成を示す側面断面図である。
【図７】レンズ厚測定部４００を説明する図である。
【図８】装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０  表示部
１１  入力部
１００  レンズチャック上部
１２１  チャック軸
１５０  レンズチャック下部
１５２  チャック軸
１７０  ノズル
３００Ｒ，３００Ｌ  レンズ研削部
２２１Ｒ，２２１Ｌ  フォトセンサ
６００  制御部
６４０  給水ポンプ
【図１】
0004036931.tif 000002
【図２】
0004036931.tif 000003
【図３】
0004036931.tif 000004
【図４】
0004036931.tif 000005
【図５】
0004036931.tif 000006
【図６】
0004036931.tif 000007
【図７】
0004036931.tif 000008
【図８】
0004036931.tif 000009