レンズ芯取機の芯出し方法及び装置
【課題】レンズを傷つけることなく、Ｚ値の小さいレンズに対する正確な芯出しを行うことができる技術手段を得る。
【解決手段】ホルダ上のレンズ表面に向けて投射された光ビームの反射光又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器と、レンズの外周を加工する回転砥石とは別に設けたプッシャと、このプッシャをホルダの軸心に向けて移動する送り装置とを備えている。光学計測器の計測値に基づいてレンズの偏芯方向をプッシャに向ける方向にホルダを回転させ、光学計測器の計測値に基づいてプッシャをホルダ中心に向けて進出させる。
【解決手段】ホルダ上のレンズ表面に向けて投射された光ビームの反射光又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器と、レンズの外周を加工する回転砥石とは別に設けたプッシャと、このプッシャをホルダの軸心に向けて移動する送り装置とを備えている。光学計測器の計測値に基づいてレンズの偏芯方向をプッシャに向ける方向にホルダを回転させ、光学計測器の計測値に基づいてプッシャをホルダ中心に向けて進出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズの光軸を基準にして外周を加工するレンズ芯取機の芯出し、すなわちレンズを保持するホルダの上に置かれたレンズの光軸を当該ホルダの軸心ないし回転中心と一致させる方法及び装置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】
レンズは、凸レンズであれば中心部の厚さが周辺部より厚く、凹レンズでは、逆に薄くなるが、このレンズ半径方向の厚さの変化率が大きいレンズ、すなわちその指標であるＺ値が大きいレンズは、図１０に示すように、真円のエッジ１４を有するカップ状の上下のホルダ１ｂ、１ａでレンズの表裏面を軽く挟んだ状態で当該ホルダを回転させると、レンズ厚さが最も厚く又は最も薄くなっている光軸の部分がホルダ１ａ、１ｂの回転中心に一致する方向に滑って自動的に芯出しが行われる。しかし、Ｚ値の小さいレンズやレンズ表裏面の球面が同心の球面に近い（厚さが平行に近い）レンズは、このような方法では正確な芯出しをすることができない。
【０００４】
そこで、Ｚ値の小さいレンズは、図１１に示すように、ホルダ１ａ、１ｂでレンズＬを軽く保持した状態でホルダ１ａ、１ｂを所定角度ずつ回転させ、各回転位置でダイヤルゲージ８でレンズの球面の周辺部分の位置を計測し、その計測値に基づいてレンズ球面の曲率中心とホルダの軸心との偏芯方向及び偏芯量を演算し、演算された偏芯方向が砥石２の方向を向くようにホルダ１ａ、１ｂを回転し、その後、砥石２をレンズに向けて進出させることにより、偏芯量に相当する距離だけレンズを押し動かしてレンズの光軸をホルダの軸心ないし回転中心と一致させることで芯出しを行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図１１に示した従来手段では、ダイヤルゲージなどによる接触式測定のため、ダイヤルゲージの計測端がレンズに当接したとき、及び、砥石でレンズを押すために、レンズに傷がつくという問題がある。また、砥石でレンズを押すときに砥石とレンズとの接触（当接）が検知できないため、押し量を正確に制御できない問題や、砥石表面の砥粒の状態により砥石の表面（押し面）に凹凸があり、押し量が安定しないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解消して、レンズを傷つけることなく、Ｚ値の小さいレンズに対する正確な芯出しを速やかに行うことができる技術手段を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のレンズ芯取機における芯出し装置は、ホルダ１上のレンズＬ表面に向けて投射された光ビーム３１の反射光３３又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器３と、レンズの外周を加工する回転砥石２とは別に設けたプッシャ（レンズ押動体）４（４ａ、４ｂ）と、このプッシャをホルダ１の軸心に向けて送る１次元又は２次元方向の送り装置４２、４３、５６と、光学計測器３の計測値に基づいてプッシャ４をホルダ中心に向けて移動させるストローク制御手段６６を備えている。プッシャ４を１次元方向に送る送り装置を備えたものにおいては、更に、光学計測器３の計測値に基づいてレンズＬの偏芯方向がプッシャ４の押動方向となるようにホルダ１を回転させる位相制御手段６５を備えている。位相制御手段６５及びストローク制御手段６６は、芯取機を制御するＮＣ制御器６にソフトウェアとして設けられる。
【０００８】
光学計測器３は、ホルダ１の上方にホルダ上のレンズＬに向けて投光器３２から光ビーム３１を投射し、レンズＬのレンズ面からの反射光又はレンズＬを通過した透過光を受光素子３５で受光するように設けられる。プッシャ４は、少なくともレンズと当接する接触部をレンズＬより柔らかい材料、例えば合成樹脂製とするのが好ましい。
【０００９】
プッシャの送りを制御するＮＣ制御器の押動制御手段６７は、種々の押動パターン、例えば微小間隔でのステップ送り、送り方向の振動を伴う振動送り、送り速度の遅い低速送り、レンズＬを載置しているカップ状ホルダ１内に空気圧を供給しながら送る低摩擦送りなどの種々の送りパターンを備えたものとするのが好ましく、加工するレンズの大きさや曲率に合せて最適な送りパターンを選択できるようにするのが好ましい。
【００１０】
光学計測器３は、その計測原点ｏをホルダ１の回転中心と一致するようにして、ホルダ１の直上部に設置されるが、ホルダ１を１回転させたときの受光素子上での受光点ｓの円軌跡ｃから受光点ｓのずれ量ｅを計測するようにすれば、光学計測器の原点ｏとホルダの回転中心ａとの偏倚量を含めたレンズＬの偏芯量Ｅを計測することができる。
【００１１】
プッシャ４をレンズＬに接触してレンズＬを押動するとき、光学計測器３で受光点ｓを監視しながら押動して受光点ｓが回転中心ａにまで移動したときにプッシャ４の送りを停止するようにしてもよいし、プッシャ４がレンズＬに接触した位置から計測した偏芯量Ｅだけプッシャ４を移動させるようにしてもよい。レンズの外周を押す構造のプッシャ４ａを用いる場合のプッシャ４ａとレンズＬとの接触は、光学計測器３の受光点ｓが動き始めたときの信号をストローク制御手段６６に送ることによって検出できる。
【００１２】
例えばプレス成形レンズなどで、レンズ外周に不定形の突出部があるような場合には、ホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量の計測をするとき、レンズの中心（光軸）からレンズ外周までの距離の計測を行い、芯出し動作に支障があるような突出部があるときは、芯出し動作に先立って、当該突出部を砥石２で削除する粗加工を行うのが望ましい。レンズの中心からレンズ外周までの距離の計測は、芯取機に外周計測器７を設けることにより行う。
【００１３】
一方、レンズＬのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャ４ｂを用いれば、レンズ外周に不定形の突出部がある場合でも、外周計測を行うことなく円滑にレンズの芯出しを行うことができる。粗加工が必要なレンズに対しては、芯出しを行ったあと芯取り動作（仕上げ研削）の前に粗加工を行ってやればよい。
【００１４】
レンズＬのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャ４ｂを用いれば、プッシャを２次元面内で移動してレンズの芯出しを行うことも可能である。すなわち、光学計測器３でレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測したら、プッシャ４ｂでレンズＬをその偏芯方向と逆の方向に移動してレンズＬの光軸がホルダの回転中心と一致したときにプッシャ４ｂの移動を停止するという動作や、計測された偏芯位置に移動したあと、プッシャ４ｂをレンズＬに押接し、次にプッシャ４ｂをホルダ１の回転中心に移動するという動作で、レンズの芯出しを行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
ホルダ上に搬入されたレンズを、オートコリメータ等の光学計測器でレンズが偏芯している方向（位相）を計測し、主軸の回転によりホルダを偏芯している位相に割り出し、光学測定器で偏芯が検出されない位置までプッシャでレンズを押すことで、あるいは予め計測した偏芯量Ｅより算出される押し量分をプッシャで押すことで、正確な芯出しが自動でできる。
【００１６】
そして、光学計測器にて非接触で計測するため、レンズを傷つけるおそれが無く、光学計測器でモニタリングしながら芯出しを行うことで、プッシャとレンズとの接触や移動後のレンズの位置の検知ができるため、押し量を正確に制御でき、正確にレンズを芯出しできる。また、専用のプッシャでレンズを押すため、プッシャの材質や接触部の形状により、レンズを傷つけることなく、ばらつきのない芯出しが可能になり、安定した高い芯出し精度が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の芯出し装置を備えた芯取機の実施例を示すブロック図
【図２】レンズの偏芯と反射光の振れを誇張して示す説明図
【図３】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
【図４】偏芯の計測と共に行う外周計測の説明図
【図５】偏芯計測と外周計測とを行う芯取機の要部の模式的な側面図
【図６】外周計測と行う芯取機の芯出し手順を示すフローチャート
【図７】レンズを２次元面内で押動するプッシャを備えた芯取機の要部の模式的な側面図
【図８】図７のプッシャの斜視図
【図９】凹面のレンズと図７のプッシャの接触を示す図
【図１０】Ｚ値の大きいレンズに対する芯出し手段を示す説明図
【図１１】Ｚ値の小さなレンズに対する従来の芯出し装置を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明の実施形態を説明する。図示実施例の芯取機は、上端に上向きカップ状のホルダ１（図１０、１１の従来構造におけるホルダ１ａに相当する部材）を装着した主軸１１と、ホルダ１に対向するリング状の押さえパッド１６を下端に備えた上軸１７と、ホルダ１とパッド１６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２とを備えている。主軸１１及び上軸１７は、鉛直方向の主軸軸線ａ上に配置され、主軸モータ１２及び主軸１１と上軸１７を回転連結している連結軸１５によって同期駆動されている。従ってホルダ１とパッド１６とは、軸線ａを中心に同期回転する。上軸１７は、図示しない昇降装置により昇降可能で、上軸１７が上昇した状態でホルダ１上にレンズＬが搬入され、レンズの芯出しを行った後、上軸１７が下降することによってホルダ１とパッド１６でレンズＬの上下面を挟持した状態でレンズＬを保持する。上軸１７及び主軸１１は、中空軸で、主軸の中空孔１３は、ホルダ１のカップ内に連通している。
【００１９】
回転砥石２は、砥石台２１に搭載され、この砥石台２１をレンズＬに向けて近接離隔方向に進退駆動する送りねじ及び砥石送りモータが設けられている（図示されていない）。主軸モータ１２及び砥石送りモータは、ＮＣ制御器６で制御されており、主軸１１の、従ってホルダ１の回転角（位相）及び回転速度並びに砥石台２１の移動位置は、ＮＣ制御器６によって設定可能である。
【００２０】
図示実施形態におけるこの発明の芯出し装置は、上軸１７の上方に配置されたオートコリメータ３と、移動台４１に圧電素子４４を介して搭載されたプッシャ４（４ａ、４ｂ）と、移動台４１を送る送りねじ４２及び送りモータ４３と、空気圧供給装置５とを備えている。
【００２１】
オートコリメータ３は、上軸の中空孔１８を通してホルダ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。
【００２２】
プッシャ４は、圧電素子４４を介して移動台４１に搭載されており、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。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で回転駆動される。
【００２３】
ＮＣ制御器６には、送りモータ４３に短い時間間隔で送り指令と停止指令を与えるステップ送り手段６１、通常速度での連続送り指令を与える標準送り手段６２、及びこれより低速での連続送り指令を与える低速送り手段６３、及びこれらの手段の一つを選択する選択スイッチ６４が設けられている。更に、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。空気圧供給装置５は、負圧源５１、正圧源５２、圧力設定器５３、５４及び切換弁５５を備えており、加工するレンズに応じて調整された負圧又は正圧が切換弁５５、回転継手５６及び主軸１１の中空孔１３を通ってホルダ１内に供給されるようになっている。
【００２４】
レンズＬがホルダ１に偏芯して置かれると、図２に示すように、レンズが傾く。この傾きは、ホルダ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は入射方向に反射するが、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３に示すように、受光素子３５上の受光点ｓの位置がずれる。このずれ量ｅから、レンズＬの傾きを計測でき、この傾きとレンズ下面の曲率から、レンズＬの偏芯量Ｅを計測できる。
【００２５】
ホルダ１を回転させて受光点ｓに円軌跡ｃを描かせ、この円軌跡の中心（ホルダの回転中心）ａを原点として偏芯方向及び偏芯量を計測すれば、オートコリメータ３の受光面の原点ｏがホルダ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。
【００２６】
ＮＣ制御器６には、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、ホルダ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、当該偏芯方向がプッシャ４の移動方向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６５、及びオートコリメータ３の検出信号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６６を備えている。
【００２７】
上記の芯出し装置において、上軸１７が上動した状態でホルダ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で受けながら、主軸１１をゆっくりと回転して、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ｅからホルダ１の回転中心に対するレンズＬの偏芯量Ｅを計測し、ホルダ１を停止したときの受光点ｓと円の中心ａの相対位置関係から、偏芯方向を計測する。ＮＣ制御器６は、検出された偏芯方向がプッシャ４の移動方向を向くように主軸モータ１２に回転指令を与える。
【００２８】
次にＮＣ制御器は、送りモータ４３を駆動してホルダ１上のレンズＬをプッシャ４で移動させてレンズＬの光軸とホルダ１の回転中心とを一致させることにより、レンズの芯出しを行う。プッシャ４がレンズの外周を押す構造のプッシャ４ａ（図１及び図５）であるときは、移動台４１に前進指令を与え、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、ストローク制御手段６６に計測開始指令が与えられる。ストローク制御手段６６は、計測開始指令が与えられたときのプッシャ４ａの位置から既に計測されている偏芯量だけプッシャ４ａを前進させた位置で、送りモータ４３を停止させる。
【００２９】
プッシャ４ａの前進移動の際に、レンズＬの大きさや曲率に応じて選択スイッチ６４を切換えることにより、押動動作のパターンをステップ送り、標準送り、低速送りのいずれかに選択することができる。更にそれぞれの送りパターンの際に交流電源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。ステップ送りや振動送りは、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】
ホルダ１上に搬入されたレンズＬは、ホルダ１に供給される負圧で軽く吸着した状態で計測及び芯出しが行われる。計測中にレンズが動くのを防止し、また、プッシャ４ａで押したときにレンズを傷つけることなくホルダ上でレンズが軽く滑り、かつ、押された惰性で滑り過ぎないようにする為である。従って、通常のレンズの芯出し時には、ホルダ１に負圧源５１から負圧が供給されている。図示実施例のものは、レンズが重いときに、切換弁５５を切り換えて正圧源５２からホルダ１に正圧を供給してホルダ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た状態で、レンズＬを押動できるようにしている。
【００３１】
プッシャ４ａでレンズＬを押すとき、押動中にレンズＬがプッシャ４ａ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。
【００３２】
上記のようにしてレンズの芯出しが終了したら、上軸１７を下動してホルダ１とパッド１６でレンズＬを保持し、主軸モータ１２で主軸１１と上軸１７を同期回転させてレンズＬを芯出しした光軸回りに回転させる。そして、回転砥石２を回転させ、レンズの外周形状が所定形状となるように砥石台２１を前進させることにより、レンズＬの光軸を基準とした外周加工を行う。
【００３３】
プレス成形レンズでは、上下の型で押圧された材料がレンズの周縁で型の間からはみ出して、レンズの外周形状がいびつ（歪）になることがある。レンズを押すためにプッシャ４ａをレンズＬに向けて前進するとき、加工サイクルを短くするために、プッシャ４ａはレンズに急速接近した後、所定の押動速度に減速してレンズＬを押す。レンズＬの周囲に型の間からはみ出した材料による突出部があると、急速接近中にプッシャ４ａがその突出部に当接してレンズを大きく動かしてしまうおそれがある。また、その突出部の端部の縁が斜めになった所にプッシャ４ａが当たって、レンズが押動方向からずれた方向に移動するおそれがある。また、レンズが外周基準でホルダ１上に搬入された場合には、ホルダ上のレンズが大きく偏芯するおそれもある。
【００３４】
そこでこのようなレンズに対しては、芯取り加工（本来の外周加工）の前にレンズの外周形状を確認し、部分的な突出部を除去するための粗加工（荒削り）を行うのが望ましい。レンズの外周形状の確認は、レンズ光軸の偏芯量と偏芯方向を計測するためにレンズＬを１回転させるときに、カメラや電子マイクロメータなどの非接触式ないし接触式の外周計測器７でレンズの外周位置を検出することで確認できる。
【００３５】
図４は、ホルダ上に偏芯して置かれたレンズの中心（光軸）ｐと、レンズ（ホルダ１）の回転中心ａと、外周計測器７で計測した回転中心ａからレンズ外周までの距離ｄと、レンズ中心ｐから当該外周までの距離ｒとの関係を示した図で、レンズの偏芯量Ｅはオートコリメータ３で計測されるから、ｄとＥを用いてレンズを１回転したときの各回転角θの位置における距離ｒを演算により求めることができ、このｒがしきい値を超えている領域について、外周を切除する粗加工を行ってやればよい。
【００３６】
図５は、移動台４１に例えばシリンダ４７などにより短いストロークで昇降する昇降台４８を介してプッシャ４と電子マイクロメータ７を搭載した例を示した図である。ホルダ１を１回転してオートコリメータ３でレンズの光軸の偏芯方向と偏芯量とを検出する際に、昇降台４８を下降して移動台４１を前進させることにより、電子マイクロメータ７の検出端をレンズＬの外周に接触して、レンズＬの外周形状を計測する。
【００３７】
外周形状を計測すれば、レンズＬの偏芯方向をプッシャ４ａに向けたときのレンズ外周からプッシャ４ａまでの距離が分かるから、プッシャ４ａの先端がレンズＬの外周に接触する直近の位置まで、プッシャ４ａを急速接近させることにより、加工サイクルを短縮することもできる。
【００３８】
図６は、その手順を示すフローチャートである。レンズがホルダ１上に搬入されたら、ホルダに負圧を供給してレンズを吸着する。次に昇降台４８を下降して電子マイクロメータ７をレンズの外周に対向させる（図５）。そして電子マイクロメータ７の出力を監視しながら移動台４１を前進する。電子マイクロメータ７がレンズの外周に接触すると電子マイクロメータ７の出力が振れるから、その接触を検出した後、更に移動台４１を設定量だけ前進して停止する。この設定量は、予想されるレンズ外周の最大突出量である。
【００３９】
この状態で、各回転位置における電子マイクロメータ７の計測値を記憶しながらホルダ１を１回転させる。この回転により、ホルダ上におけるレンズの偏芯量と偏芯方向がオートコリメータ３で検出されるから、レンズの各回転位置における図４の寸法ｒを演算し、ｒがしきい値を超えている範囲があるかどうかを調べる。この間に昇降台４８を上昇してプッシャ４をレンズに対向させる。
【００４０】
寸法ｒがしきい値を超えている領域があれば、移動台４１を待避させ、上軸１７を下降してレンズをクランプした後、ｒがしきい値を超えている領域を砥石２に向け、砥石台２１の所定位置への前進と当該範囲でのホルダ１の回動とによる粗加工で、ｒがしきい値を超えている領域の突出部を削除し、上軸１７を上昇してレンズのクランプを解放する。
【００４１】
次に、オートコリメータで検出した偏芯方向をプッシャに向け、当該偏芯方向における図４の寸法ｄとプッシャの待機位置からプッシャ先端とレンズ外周までの距離を演算し、プッシャ先端がレンズ外周に接触する直前の位置まで移動台４１を急速前進させる。そして移動台４１の前進速度を低速に切り換え、プッシャ４ａとレンズＬとの当接を検出した後、移動台４１を検出した偏芯量だけ更に前進してレンズの芯出しを行う。そして、移動台４１を待避し、上軸を下降してレンズをクランプした後、芯取り加工を開始する。
【００４２】
このようにして、レンズの光軸検出と同時に外周計測を行い、必要なレンズに対して砥石２による芯取り加工の前に当該砥石によるレンズ外周の粗加工を行い、更にレンズに接触する直近の位置までプッシャ４ａの急速前進を行うようにすれば、外周形状にばらつきがあるレンズ群に対する芯取り加工を能率良くかつ正確に行うことができる。
【００４３】
以上の手順は、外周を押してレンズの芯出しを行う構造のプッシャ４ａを用いて外周に突出部があるレンズの芯出しを行う手順の例であるが、レンズ面に接触して芯出しを行う構造のプッシャ４ｂを用いれば、外周に突出部のあるレンズであっても、外周計測を行うことなくレンズの芯出しを行うことができる。図７〜９は、レンズ面に接触してレンズを押動する装置の例を示した図で、図７は装置要部の側面図、図８はプッシャの斜視図、図９は上面が凹面となっているレンズに対するプッシャ４ｂの接触状態を示した図である。なお、上面が凸面となっているレンズに対するプッシャ４ｂの接触状態は、図７に想像線で示している。
【００４４】
図のプッシャ４ｂは、板材５４に下方に突出する円筒部５５を設けた構造で、円筒部の中空孔と同形の貫通孔が板材５４にも設けられて、光学計測器３の光ビーム及び反射光が通過できるようにしてある。プッシャ４ｂは、図７の左右方向と紙面直角方向との２次元面内で移動するＸＹ移動台５６にシリンダ４７で昇降する昇降台４８を介して装着されている。
【００４５】
前記と同様にして光学計測器３でホルダ１上のレンズＬの偏芯方向と偏芯量とを計測したら、昇降台４８を上昇してＸＹ移動台５６を図の左右方向及び紙面直角方向に移動することにより、プッシャ４ｂの円筒部の中心が計測したレンズ光軸に一致する位置までプッシャ４ｂを移動し、昇降台４８を下降して、円筒部５５の下縁をレンズＬの上面に押接する。
【００４６】
この状態でＸＹ移動台５６を図の左右方向と紙面直角方向との２次元面内で移動してプッシャ４ｂの円筒部の中心をホルダ１の回転中心まで移動することにより、レンズＬの芯出しが行われるから、その後、昇降台４８を上昇してＸＹ移動台５６を後退することにより、レンズの芯出し動作が完了する。なお、例えばプッシャの円筒部５５をホルダ１より摩擦係数の大きい材料とするか又はホルダ１に正圧を供給してレンズとホルダ１との間の摩擦を低減することにより、レンズ上面に押接した円筒部５５の摩擦力でホルダ１上のレンズを滑り移動させることができる。
【００４７】
その後、上軸１７を下降してレンズＬを保持し、レンズＬを回転しながら砥石２でレンズの外周研削を行うことにより芯取りを行うが、砥石２を予め設定された位置まで前進した状態でレンズを回転させて粗加工を行い、その後、砥石２の切り込み量を小さくして仕上げ研削により芯取りを行うようにすれば、外周に突出部のあるレンズに対する芯取りも速やかに行うことができる。
【００４８】
以上のようにレンズのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャを用いれば、外周形状がどのような形状のレンズに対しても正確な芯出しを行うことができ、レンズを２次元面内で移動できるから、ホルダを回転してレンズの押動方向をプッシャの移動方向に合わせる動作が不要となり、制御手順も簡易化され、進出時のプッシャの移動も高速で行うことができるので、サイクルタイムも短縮できる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ホルダ
２ 回転砥石
３ 光学計測器
４（４ａ、４ｂ） プッシャ
６ ＮＣ制御器
７ 外周計測器
３１ 光ビーム
３２ 投光器
３３ 反射光
３５ 受光素子
４２ 送りねじ
４３ 送りモータ
４８ 昇降台
５６ ＸＹ移動台
６５ 位相制御手段
６６ ストローク制御手段
６７ 押動制御手段
ａ 回転中心
ｃ 円軌跡
ｏ 原点
ｓ 受光点
Ｌ レンズ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズの光軸を基準にして外周を加工するレンズ芯取機の芯出し、すなわちレンズを保持するホルダの上に置かれたレンズの光軸を当該ホルダの軸心ないし回転中心と一致させる方法及び装置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】
レンズは、凸レンズであれば中心部の厚さが周辺部より厚く、凹レンズでは、逆に薄くなるが、このレンズ半径方向の厚さの変化率が大きいレンズ、すなわちその指標であるＺ値が大きいレンズは、図１０に示すように、真円のエッジ１４を有するカップ状の上下のホルダ１ｂ、１ａでレンズの表裏面を軽く挟んだ状態で当該ホルダを回転させると、レンズ厚さが最も厚く又は最も薄くなっている光軸の部分がホルダ１ａ、１ｂの回転中心に一致する方向に滑って自動的に芯出しが行われる。しかし、Ｚ値の小さいレンズやレンズ表裏面の球面が同心の球面に近い（厚さが平行に近い）レンズは、このような方法では正確な芯出しをすることができない。
【０００４】
そこで、Ｚ値の小さいレンズは、図１１に示すように、ホルダ１ａ、１ｂでレンズＬを軽く保持した状態でホルダ１ａ、１ｂを所定角度ずつ回転させ、各回転位置でダイヤルゲージ８でレンズの球面の周辺部分の位置を計測し、その計測値に基づいてレンズ球面の曲率中心とホルダの軸心との偏芯方向及び偏芯量を演算し、演算された偏芯方向が砥石２の方向を向くようにホルダ１ａ、１ｂを回転し、その後、砥石２をレンズに向けて進出させることにより、偏芯量に相当する距離だけレンズを押し動かしてレンズの光軸をホルダの軸心ないし回転中心と一致させることで芯出しを行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図１１に示した従来手段では、ダイヤルゲージなどによる接触式測定のため、ダイヤルゲージの計測端がレンズに当接したとき、及び、砥石でレンズを押すために、レンズに傷がつくという問題がある。また、砥石でレンズを押すときに砥石とレンズとの接触（当接）が検知できないため、押し量を正確に制御できない問題や、砥石表面の砥粒の状態により砥石の表面（押し面）に凹凸があり、押し量が安定しないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解消して、レンズを傷つけることなく、Ｚ値の小さいレンズに対する正確な芯出しを速やかに行うことができる技術手段を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のレンズ芯取機における芯出し装置は、ホルダ１上のレンズＬ表面に向けて投射された光ビーム３１の反射光３３又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器３と、レンズの外周を加工する回転砥石２とは別に設けたプッシャ（レンズ押動体）４（４ａ、４ｂ）と、このプッシャをホルダ１の軸心に向けて送る１次元又は２次元方向の送り装置４２、４３、５６と、光学計測器３の計測値に基づいてプッシャ４をホルダ中心に向けて移動させるストローク制御手段６６を備えている。プッシャ４を１次元方向に送る送り装置を備えたものにおいては、更に、光学計測器３の計測値に基づいてレンズＬの偏芯方向がプッシャ４の押動方向となるようにホルダ１を回転させる位相制御手段６５を備えている。位相制御手段６５及びストローク制御手段６６は、芯取機を制御するＮＣ制御器６にソフトウェアとして設けられる。
【０００８】
光学計測器３は、ホルダ１の上方にホルダ上のレンズＬに向けて投光器３２から光ビーム３１を投射し、レンズＬのレンズ面からの反射光又はレンズＬを通過した透過光を受光素子３５で受光するように設けられる。プッシャ４は、少なくともレンズと当接する接触部をレンズＬより柔らかい材料、例えば合成樹脂製とするのが好ましい。
【０００９】
プッシャの送りを制御するＮＣ制御器の押動制御手段６７は、種々の押動パターン、例えば微小間隔でのステップ送り、送り方向の振動を伴う振動送り、送り速度の遅い低速送り、レンズＬを載置しているカップ状ホルダ１内に空気圧を供給しながら送る低摩擦送りなどの種々の送りパターンを備えたものとするのが好ましく、加工するレンズの大きさや曲率に合せて最適な送りパターンを選択できるようにするのが好ましい。
【００１０】
光学計測器３は、その計測原点ｏをホルダ１の回転中心と一致するようにして、ホルダ１の直上部に設置されるが、ホルダ１を１回転させたときの受光素子上での受光点ｓの円軌跡ｃから受光点ｓのずれ量ｅを計測するようにすれば、光学計測器の原点ｏとホルダの回転中心ａとの偏倚量を含めたレンズＬの偏芯量Ｅを計測することができる。
【００１１】
プッシャ４をレンズＬに接触してレンズＬを押動するとき、光学計測器３で受光点ｓを監視しながら押動して受光点ｓが回転中心ａにまで移動したときにプッシャ４の送りを停止するようにしてもよいし、プッシャ４がレンズＬに接触した位置から計測した偏芯量Ｅだけプッシャ４を移動させるようにしてもよい。レンズの外周を押す構造のプッシャ４ａを用いる場合のプッシャ４ａとレンズＬとの接触は、光学計測器３の受光点ｓが動き始めたときの信号をストローク制御手段６６に送ることによって検出できる。
【００１２】
例えばプレス成形レンズなどで、レンズ外周に不定形の突出部があるような場合には、ホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量の計測をするとき、レンズの中心（光軸）からレンズ外周までの距離の計測を行い、芯出し動作に支障があるような突出部があるときは、芯出し動作に先立って、当該突出部を砥石２で削除する粗加工を行うのが望ましい。レンズの中心からレンズ外周までの距離の計測は、芯取機に外周計測器７を設けることにより行う。
【００１３】
一方、レンズＬのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャ４ｂを用いれば、レンズ外周に不定形の突出部がある場合でも、外周計測を行うことなく円滑にレンズの芯出しを行うことができる。粗加工が必要なレンズに対しては、芯出しを行ったあと芯取り動作（仕上げ研削）の前に粗加工を行ってやればよい。
【００１４】
レンズＬのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャ４ｂを用いれば、プッシャを２次元面内で移動してレンズの芯出しを行うことも可能である。すなわち、光学計測器３でレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測したら、プッシャ４ｂでレンズＬをその偏芯方向と逆の方向に移動してレンズＬの光軸がホルダの回転中心と一致したときにプッシャ４ｂの移動を停止するという動作や、計測された偏芯位置に移動したあと、プッシャ４ｂをレンズＬに押接し、次にプッシャ４ｂをホルダ１の回転中心に移動するという動作で、レンズの芯出しを行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
ホルダ上に搬入されたレンズを、オートコリメータ等の光学計測器でレンズが偏芯している方向（位相）を計測し、主軸の回転によりホルダを偏芯している位相に割り出し、光学測定器で偏芯が検出されない位置までプッシャでレンズを押すことで、あるいは予め計測した偏芯量Ｅより算出される押し量分をプッシャで押すことで、正確な芯出しが自動でできる。
【００１６】
そして、光学計測器にて非接触で計測するため、レンズを傷つけるおそれが無く、光学計測器でモニタリングしながら芯出しを行うことで、プッシャとレンズとの接触や移動後のレンズの位置の検知ができるため、押し量を正確に制御でき、正確にレンズを芯出しできる。また、専用のプッシャでレンズを押すため、プッシャの材質や接触部の形状により、レンズを傷つけることなく、ばらつきのない芯出しが可能になり、安定した高い芯出し精度が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の芯出し装置を備えた芯取機の実施例を示すブロック図
【図２】レンズの偏芯と反射光の振れを誇張して示す説明図
【図３】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
【図４】偏芯の計測と共に行う外周計測の説明図
【図５】偏芯計測と外周計測とを行う芯取機の要部の模式的な側面図
【図６】外周計測と行う芯取機の芯出し手順を示すフローチャート
【図７】レンズを２次元面内で押動するプッシャを備えた芯取機の要部の模式的な側面図
【図８】図７のプッシャの斜視図
【図９】凹面のレンズと図７のプッシャの接触を示す図
【図１０】Ｚ値の大きいレンズに対する芯出し手段を示す説明図
【図１１】Ｚ値の小さなレンズに対する従来の芯出し装置を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明の実施形態を説明する。図示実施例の芯取機は、上端に上向きカップ状のホルダ１（図１０、１１の従来構造におけるホルダ１ａに相当する部材）を装着した主軸１１と、ホルダ１に対向するリング状の押さえパッド１６を下端に備えた上軸１７と、ホルダ１とパッド１６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２とを備えている。主軸１１及び上軸１７は、鉛直方向の主軸軸線ａ上に配置され、主軸モータ１２及び主軸１１と上軸１７を回転連結している連結軸１５によって同期駆動されている。従ってホルダ１とパッド１６とは、軸線ａを中心に同期回転する。上軸１７は、図示しない昇降装置により昇降可能で、上軸１７が上昇した状態でホルダ１上にレンズＬが搬入され、レンズの芯出しを行った後、上軸１７が下降することによってホルダ１とパッド１６でレンズＬの上下面を挟持した状態でレンズＬを保持する。上軸１７及び主軸１１は、中空軸で、主軸の中空孔１３は、ホルダ１のカップ内に連通している。
【００１９】
回転砥石２は、砥石台２１に搭載され、この砥石台２１をレンズＬに向けて近接離隔方向に進退駆動する送りねじ及び砥石送りモータが設けられている（図示されていない）。主軸モータ１２及び砥石送りモータは、ＮＣ制御器６で制御されており、主軸１１の、従ってホルダ１の回転角（位相）及び回転速度並びに砥石台２１の移動位置は、ＮＣ制御器６によって設定可能である。
【００２０】
図示実施形態におけるこの発明の芯出し装置は、上軸１７の上方に配置されたオートコリメータ３と、移動台４１に圧電素子４４を介して搭載されたプッシャ４（４ａ、４ｂ）と、移動台４１を送る送りねじ４２及び送りモータ４３と、空気圧供給装置５とを備えている。
【００２１】
オートコリメータ３は、上軸の中空孔１８を通してホルダ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。
【００２２】
プッシャ４は、圧電素子４４を介して移動台４１に搭載されており、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。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で回転駆動される。
【００２３】
ＮＣ制御器６には、送りモータ４３に短い時間間隔で送り指令と停止指令を与えるステップ送り手段６１、通常速度での連続送り指令を与える標準送り手段６２、及びこれより低速での連続送り指令を与える低速送り手段６３、及びこれらの手段の一つを選択する選択スイッチ６４が設けられている。更に、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。空気圧供給装置５は、負圧源５１、正圧源５２、圧力設定器５３、５４及び切換弁５５を備えており、加工するレンズに応じて調整された負圧又は正圧が切換弁５５、回転継手５６及び主軸１１の中空孔１３を通ってホルダ１内に供給されるようになっている。
【００２４】
レンズＬがホルダ１に偏芯して置かれると、図２に示すように、レンズが傾く。この傾きは、ホルダ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は入射方向に反射するが、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３に示すように、受光素子３５上の受光点ｓの位置がずれる。このずれ量ｅから、レンズＬの傾きを計測でき、この傾きとレンズ下面の曲率から、レンズＬの偏芯量Ｅを計測できる。
【００２５】
ホルダ１を回転させて受光点ｓに円軌跡ｃを描かせ、この円軌跡の中心（ホルダの回転中心）ａを原点として偏芯方向及び偏芯量を計測すれば、オートコリメータ３の受光面の原点ｏがホルダ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。
【００２６】
ＮＣ制御器６には、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、ホルダ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、当該偏芯方向がプッシャ４の移動方向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６５、及びオートコリメータ３の検出信号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６６を備えている。
【００２７】
上記の芯出し装置において、上軸１７が上動した状態でホルダ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で受けながら、主軸１１をゆっくりと回転して、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ｅからホルダ１の回転中心に対するレンズＬの偏芯量Ｅを計測し、ホルダ１を停止したときの受光点ｓと円の中心ａの相対位置関係から、偏芯方向を計測する。ＮＣ制御器６は、検出された偏芯方向がプッシャ４の移動方向を向くように主軸モータ１２に回転指令を与える。
【００２８】
次にＮＣ制御器は、送りモータ４３を駆動してホルダ１上のレンズＬをプッシャ４で移動させてレンズＬの光軸とホルダ１の回転中心とを一致させることにより、レンズの芯出しを行う。プッシャ４がレンズの外周を押す構造のプッシャ４ａ（図１及び図５）であるときは、移動台４１に前進指令を与え、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、ストローク制御手段６６に計測開始指令が与えられる。ストローク制御手段６６は、計測開始指令が与えられたときのプッシャ４ａの位置から既に計測されている偏芯量だけプッシャ４ａを前進させた位置で、送りモータ４３を停止させる。
【００２９】
プッシャ４ａの前進移動の際に、レンズＬの大きさや曲率に応じて選択スイッチ６４を切換えることにより、押動動作のパターンをステップ送り、標準送り、低速送りのいずれかに選択することができる。更にそれぞれの送りパターンの際に交流電源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。ステップ送りや振動送りは、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】
ホルダ１上に搬入されたレンズＬは、ホルダ１に供給される負圧で軽く吸着した状態で計測及び芯出しが行われる。計測中にレンズが動くのを防止し、また、プッシャ４ａで押したときにレンズを傷つけることなくホルダ上でレンズが軽く滑り、かつ、押された惰性で滑り過ぎないようにする為である。従って、通常のレンズの芯出し時には、ホルダ１に負圧源５１から負圧が供給されている。図示実施例のものは、レンズが重いときに、切換弁５５を切り換えて正圧源５２からホルダ１に正圧を供給してホルダ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た状態で、レンズＬを押動できるようにしている。
【００３１】
プッシャ４ａでレンズＬを押すとき、押動中にレンズＬがプッシャ４ａ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。
【００３２】
上記のようにしてレンズの芯出しが終了したら、上軸１７を下動してホルダ１とパッド１６でレンズＬを保持し、主軸モータ１２で主軸１１と上軸１７を同期回転させてレンズＬを芯出しした光軸回りに回転させる。そして、回転砥石２を回転させ、レンズの外周形状が所定形状となるように砥石台２１を前進させることにより、レンズＬの光軸を基準とした外周加工を行う。
【００３３】
プレス成形レンズでは、上下の型で押圧された材料がレンズの周縁で型の間からはみ出して、レンズの外周形状がいびつ（歪）になることがある。レンズを押すためにプッシャ４ａをレンズＬに向けて前進するとき、加工サイクルを短くするために、プッシャ４ａはレンズに急速接近した後、所定の押動速度に減速してレンズＬを押す。レンズＬの周囲に型の間からはみ出した材料による突出部があると、急速接近中にプッシャ４ａがその突出部に当接してレンズを大きく動かしてしまうおそれがある。また、その突出部の端部の縁が斜めになった所にプッシャ４ａが当たって、レンズが押動方向からずれた方向に移動するおそれがある。また、レンズが外周基準でホルダ１上に搬入された場合には、ホルダ上のレンズが大きく偏芯するおそれもある。
【００３４】
そこでこのようなレンズに対しては、芯取り加工（本来の外周加工）の前にレンズの外周形状を確認し、部分的な突出部を除去するための粗加工（荒削り）を行うのが望ましい。レンズの外周形状の確認は、レンズ光軸の偏芯量と偏芯方向を計測するためにレンズＬを１回転させるときに、カメラや電子マイクロメータなどの非接触式ないし接触式の外周計測器７でレンズの外周位置を検出することで確認できる。
【００３５】
図４は、ホルダ上に偏芯して置かれたレンズの中心（光軸）ｐと、レンズ（ホルダ１）の回転中心ａと、外周計測器７で計測した回転中心ａからレンズ外周までの距離ｄと、レンズ中心ｐから当該外周までの距離ｒとの関係を示した図で、レンズの偏芯量Ｅはオートコリメータ３で計測されるから、ｄとＥを用いてレンズを１回転したときの各回転角θの位置における距離ｒを演算により求めることができ、このｒがしきい値を超えている領域について、外周を切除する粗加工を行ってやればよい。
【００３６】
図５は、移動台４１に例えばシリンダ４７などにより短いストロークで昇降する昇降台４８を介してプッシャ４と電子マイクロメータ７を搭載した例を示した図である。ホルダ１を１回転してオートコリメータ３でレンズの光軸の偏芯方向と偏芯量とを検出する際に、昇降台４８を下降して移動台４１を前進させることにより、電子マイクロメータ７の検出端をレンズＬの外周に接触して、レンズＬの外周形状を計測する。
【００３７】
外周形状を計測すれば、レンズＬの偏芯方向をプッシャ４ａに向けたときのレンズ外周からプッシャ４ａまでの距離が分かるから、プッシャ４ａの先端がレンズＬの外周に接触する直近の位置まで、プッシャ４ａを急速接近させることにより、加工サイクルを短縮することもできる。
【００３８】
図６は、その手順を示すフローチャートである。レンズがホルダ１上に搬入されたら、ホルダに負圧を供給してレンズを吸着する。次に昇降台４８を下降して電子マイクロメータ７をレンズの外周に対向させる（図５）。そして電子マイクロメータ７の出力を監視しながら移動台４１を前進する。電子マイクロメータ７がレンズの外周に接触すると電子マイクロメータ７の出力が振れるから、その接触を検出した後、更に移動台４１を設定量だけ前進して停止する。この設定量は、予想されるレンズ外周の最大突出量である。
【００３９】
この状態で、各回転位置における電子マイクロメータ７の計測値を記憶しながらホルダ１を１回転させる。この回転により、ホルダ上におけるレンズの偏芯量と偏芯方向がオートコリメータ３で検出されるから、レンズの各回転位置における図４の寸法ｒを演算し、ｒがしきい値を超えている範囲があるかどうかを調べる。この間に昇降台４８を上昇してプッシャ４をレンズに対向させる。
【００４０】
寸法ｒがしきい値を超えている領域があれば、移動台４１を待避させ、上軸１７を下降してレンズをクランプした後、ｒがしきい値を超えている領域を砥石２に向け、砥石台２１の所定位置への前進と当該範囲でのホルダ１の回動とによる粗加工で、ｒがしきい値を超えている領域の突出部を削除し、上軸１７を上昇してレンズのクランプを解放する。
【００４１】
次に、オートコリメータで検出した偏芯方向をプッシャに向け、当該偏芯方向における図４の寸法ｄとプッシャの待機位置からプッシャ先端とレンズ外周までの距離を演算し、プッシャ先端がレンズ外周に接触する直前の位置まで移動台４１を急速前進させる。そして移動台４１の前進速度を低速に切り換え、プッシャ４ａとレンズＬとの当接を検出した後、移動台４１を検出した偏芯量だけ更に前進してレンズの芯出しを行う。そして、移動台４１を待避し、上軸を下降してレンズをクランプした後、芯取り加工を開始する。
【００４２】
このようにして、レンズの光軸検出と同時に外周計測を行い、必要なレンズに対して砥石２による芯取り加工の前に当該砥石によるレンズ外周の粗加工を行い、更にレンズに接触する直近の位置までプッシャ４ａの急速前進を行うようにすれば、外周形状にばらつきがあるレンズ群に対する芯取り加工を能率良くかつ正確に行うことができる。
【００４３】
以上の手順は、外周を押してレンズの芯出しを行う構造のプッシャ４ａを用いて外周に突出部があるレンズの芯出しを行う手順の例であるが、レンズ面に接触して芯出しを行う構造のプッシャ４ｂを用いれば、外周に突出部のあるレンズであっても、外周計測を行うことなくレンズの芯出しを行うことができる。図７〜９は、レンズ面に接触してレンズを押動する装置の例を示した図で、図７は装置要部の側面図、図８はプッシャの斜視図、図９は上面が凹面となっているレンズに対するプッシャ４ｂの接触状態を示した図である。なお、上面が凸面となっているレンズに対するプッシャ４ｂの接触状態は、図７に想像線で示している。
【００４４】
図のプッシャ４ｂは、板材５４に下方に突出する円筒部５５を設けた構造で、円筒部の中空孔と同形の貫通孔が板材５４にも設けられて、光学計測器３の光ビーム及び反射光が通過できるようにしてある。プッシャ４ｂは、図７の左右方向と紙面直角方向との２次元面内で移動するＸＹ移動台５６にシリンダ４７で昇降する昇降台４８を介して装着されている。
【００４５】
前記と同様にして光学計測器３でホルダ１上のレンズＬの偏芯方向と偏芯量とを計測したら、昇降台４８を上昇してＸＹ移動台５６を図の左右方向及び紙面直角方向に移動することにより、プッシャ４ｂの円筒部の中心が計測したレンズ光軸に一致する位置までプッシャ４ｂを移動し、昇降台４８を下降して、円筒部５５の下縁をレンズＬの上面に押接する。
【００４６】
この状態でＸＹ移動台５６を図の左右方向と紙面直角方向との２次元面内で移動してプッシャ４ｂの円筒部の中心をホルダ１の回転中心まで移動することにより、レンズＬの芯出しが行われるから、その後、昇降台４８を上昇してＸＹ移動台５６を後退することにより、レンズの芯出し動作が完了する。なお、例えばプッシャの円筒部５５をホルダ１より摩擦係数の大きい材料とするか又はホルダ１に正圧を供給してレンズとホルダ１との間の摩擦を低減することにより、レンズ上面に押接した円筒部５５の摩擦力でホルダ１上のレンズを滑り移動させることができる。
【００４７】
その後、上軸１７を下降してレンズＬを保持し、レンズＬを回転しながら砥石２でレンズの外周研削を行うことにより芯取りを行うが、砥石２を予め設定された位置まで前進した状態でレンズを回転させて粗加工を行い、その後、砥石２の切り込み量を小さくして仕上げ研削により芯取りを行うようにすれば、外周に突出部のあるレンズに対する芯取りも速やかに行うことができる。
【００４８】
以上のようにレンズのレンズ面に接触してレンズを押動する構造のプッシャを用いれば、外周形状がどのような形状のレンズに対しても正確な芯出しを行うことができ、レンズを２次元面内で移動できるから、ホルダを回転してレンズの押動方向をプッシャの移動方向に合わせる動作が不要となり、制御手順も簡易化され、進出時のプッシャの移動も高速で行うことができるので、サイクルタイムも短縮できる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ホルダ
２ 回転砥石
３ 光学計測器
４（４ａ、４ｂ） プッシャ
６ ＮＣ制御器
７ 外周計測器
３１ 光ビーム
３２ 投光器
３３ 反射光
３５ 受光素子
４２ 送りねじ
４３ 送りモータ
４８ 昇降台
５６ ＸＹ移動台
６５ 位相制御手段
６６ ストローク制御手段
６７ 押動制御手段
ａ 回転中心
ｃ 円軌跡
ｏ 原点
ｓ 受光点
Ｌ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直軸回りに回転するホルダを備えたレンズ芯取機におけるレンズの芯出し装置において、ホルダ上のレンズ表面に向けて投射された光ビームの反射光又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器と、レンズと接触する接触端をレンズより柔らかい材料で形成したプッシャと、このプッシャをホルダの回転中心に向けて移動する送り装置と、ＮＣ制御器とを備え、当該ＮＣ制御器は、前記光学計測器の計測値に基づいてプッシャをホルダの回転中心に向けて移動させるストローク制御手段を備えている、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し装置。
【請求項２】
前記プッシャが１次元方向の進出動作によりレンズを押動するプッシャであり、前記ＮＣ制御器が、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プッシャの移動方向に向くようにホルダを回転させる位相制御手段を備えている、請求項１記載のレンズの芯出し装置。
【請求項３】
前記ホルダの回転中心から当該ホルダ上のレンズの外周までの距離を計測する外周計測器を備えている、請求項２記載のレンズの芯出し装置。
【請求項４】
前記プッシャが２次元面内の移動動作によりレンズを押動するプッシャである、請求項１記載のレンズの芯出し装置。
【請求項５】
前記ＮＣ制御器は、プッシャのレンズ押動動作を制御する押動制御手段を備え、当該押動制御手段は、ステップ送り及び振動送りを含む複数の押動動作から選択された押動動作でプッシャを移動させる、請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置。
【請求項６】
光学計測器が、ホルダ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、２、３、４又は５記載の芯出し装置。
【請求項７】
請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載した状態でホルダ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ホルダ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し、その計測値に基づいて移動するプッシャでレンズを押動してホルダ上でのレンズの芯出しをする、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項８】
請求項２又は３記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量を計測した後、ホルダを偏芯方向に回転させ、次に前記計測した偏芯量だけプッシャをレンズに向けて進出してレンズを押動するとき、光学計測器で受光点を監視し、受光面上で受光点が動き始めた時点でプッシャとレンズとが接触したとして、その時点以降のプッシャの移動量が計測した偏芯量となるようにプッシャのストロークを制御する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項９】
請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向を計測し、当該偏芯方向にプッシャでレンズを押動するとき、光学計測器で受光点を監視し、受光面上の受光点が受光面上のホルダの回転中心に一致したときにプッシャの移動を停止する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項１０】
請求項３記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測すると共に外周計測器でホルダの軸心からレンズ外周までの距離を計測し、予め設定したしきい値を超える距離が計測されたときにレンズ外周の粗加工を行い、その後ホルダを前記光学計測器で計測された偏芯方向に回転し、次にプッシャをレンズに向けて進出してレンズを押動する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項１１】
請求項４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測し、ホルダの回転中心から当該計測した偏芯位置に移動したプッシャをレンズに接触し、次にプッシャをホルダの回転中心に移動する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項１】
鉛直軸回りに回転するホルダを備えたレンズ芯取機におけるレンズの芯出し装置において、ホルダ上のレンズ表面に向けて投射された光ビームの反射光又は透過光を受光してその受光位置を出力する光学計測器と、レンズと接触する接触端をレンズより柔らかい材料で形成したプッシャと、このプッシャをホルダの回転中心に向けて移動する送り装置と、ＮＣ制御器とを備え、当該ＮＣ制御器は、前記光学計測器の計測値に基づいてプッシャをホルダの回転中心に向けて移動させるストローク制御手段を備えている、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し装置。
【請求項２】
前記プッシャが１次元方向の進出動作によりレンズを押動するプッシャであり、前記ＮＣ制御器が、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プッシャの移動方向に向くようにホルダを回転させる位相制御手段を備えている、請求項１記載のレンズの芯出し装置。
【請求項３】
前記ホルダの回転中心から当該ホルダ上のレンズの外周までの距離を計測する外周計測器を備えている、請求項２記載のレンズの芯出し装置。
【請求項４】
前記プッシャが２次元面内の移動動作によりレンズを押動するプッシャである、請求項１記載のレンズの芯出し装置。
【請求項５】
前記ＮＣ制御器は、プッシャのレンズ押動動作を制御する押動制御手段を備え、当該押動制御手段は、ステップ送り及び振動送りを含む複数の押動動作から選択された押動動作でプッシャを移動させる、請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置。
【請求項６】
光学計測器が、ホルダ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、２、３、４又は５記載の芯出し装置。
【請求項７】
請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載した状態でホルダ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ホルダ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し、その計測値に基づいて移動するプッシャでレンズを押動してホルダ上でのレンズの芯出しをする、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項８】
請求項２又は３記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量を計測した後、ホルダを偏芯方向に回転させ、次に前記計測した偏芯量だけプッシャをレンズに向けて進出してレンズを押動するとき、光学計測器で受光点を監視し、受光面上で受光点が動き始めた時点でプッシャとレンズとが接触したとして、その時点以降のプッシャの移動量が計測した偏芯量となるようにプッシャのストロークを制御する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項９】
請求項１、２、３又は４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向を計測し、当該偏芯方向にプッシャでレンズを押動するとき、光学計測器で受光点を監視し、受光面上の受光点が受光面上のホルダの回転中心に一致したときにプッシャの移動を停止する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項１０】
請求項３記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測すると共に外周計測器でホルダの軸心からレンズ外周までの距離を計測し、予め設定したしきい値を超える距離が計測されたときにレンズ外周の粗加工を行い、その後ホルダを前記光学計測器で計測された偏芯方向に回転し、次にプッシャをレンズに向けて進出してレンズを押動する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【請求項１１】
請求項４記載の芯出し装置をレンズ芯取機に装着し、ホルダにレンズを搭載し、光学計測器でホルダ上のレンズの偏芯方向と偏芯量とを計測し、ホルダの回転中心から当該計測した偏芯位置に移動したプッシャをレンズに接触し、次にプッシャをホルダの回転中心に移動する、レンズ芯取機におけるレンズの芯出し方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０７１８８（Ｐ２０１３−１０７１８８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６４７０（Ｐ２０１１−２５６４７０）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００２１２５６６）中村留精密工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００２１２５６６）中村留精密工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
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