JP2746689B2 - 工作物測定装置を備えた光学素子加工装置 - Google Patents

工作物測定装置を備えた光学素子加工装置

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JP2746689B2 JP1249952A JP24995289A JP2746689B2 JP 2746689 B2 JP2746689 B2 JP 2746689B2 JP 1249952 A JP1249952 A JP 1249952A JP 24995289 A JP24995289 A JP 24995289A JP 2746689 B2 JP2746689 B2 JP 2746689B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は加工された光学素子の寸法精度を数値制御技
術を利用し自動的に確認するようにした工作物測定方法
および装置に関するものである。
(従来の技術) この種の光学素子の寸法精度、特にその中心厚さ、ス
ラスト寸法および曲率半径、第6〜8図及び光学工業技
術研究組合発行“レンズ・プリズム加工技術'80"に示す
ように、簡単の検具を使用し加工装置から取り外した
後、個別に測定していた。
即ち、第6図はダイヤルゲージ等の簡単な測定器12を
使用し、ワーク(レンズ)2の中心厚さを計測する装置
を示し、台13の上面が測定器12の垂直線上で凸面となっ
ている。
又、第7図は台13を平面としてワーク2の平面部分に
おいてワークのスラスト寸法を計る手動測定装置を示
す。
更に、第8図は球面環(リング)14と測定器12とを用
いてワーク(レンズ)2の曲率半径をマスターレンズと
の比較で計る手動測定装置を示す。
(発明が解決しようとする課題) この種光学素子の寸法精度、特に中心厚さ、スラスト
寸法および曲率半径は品質を維持管理するうえで重要な
中間検査(インライン計測)として行われているが、そ
れぞれを、各々特有の検具により測定しているための作
業工数がかかわる欠点があった。
又、測定を人間の感覚で行うため、測定誤差が発生す
る可能性が大きかった。
更に、測定時ワークを加工装置から外して抜取り検査
で行っているが、その結果がタイムリーにフィードバッ
クされないため、品質のバラツキが発生することがしば
しばあった。
又、加工装置上に測定器を持込んで、寸法精度の確認
を行うことも可能であるが、確認に時間がかかり実質的
ではなかった。
本発明はかかる従来の欠点を除去し、寸法精度の確認
を光学素子が加工装置に保持されている状態で行うとと
もにその結果をその場で直ちにフィードバックできるよ
うにした工作物測定方法及び装置を提供することを目的
とする。
(課題を解決するための手段および作用) 本発明の工作物測定装置を備えた光学素子加工装置
は、ワーク搬送用のワーク保持手段とワーク寸法計測用
のタッチセンサとを備え、水平方向での位置制御を行う
第1駆動手段によって駆動するローディング装置と、ワ
ーク加工時にワークを保持するワーク保持手段を備え、
垂直方向での位置制御を行う第2駆動手段によって駆動
するワーク軸と、ワーク軸のワーク保持手段と対向する
位置に配置され、ワーク軸の保持手段に保持されたワー
クを加工する加工工具と、前記ローディング装置を駆動
する第1駆動手段とワーク軸を駆動する第2駆動手段と
を制御すると共に前記保持されたワークに接触したタッ
チセンサからの信号に基づき演算処理する制御装置とを
具備し、前記ローディング装置をワーク保持手段により
ワークを水平方向に搬送してこのワークをワーク軸のワ
ーク保持手段に保持させ、次いでワーク軸を下方向に移
動させてワークを加工工具に押し当てて加工し、加工後
のワークを上方向に移動させてワーク軸を原点位置に停
止した後に、このワークの被加工面にローディング装置
のタッチセンサを対向させると共に、再びワーク軸を下
方向に移動して前記タッチセンサとワークの被加工面と
を接触させワークの寸法を計測することを特徴とする。
第1図及び第2図に示す本発明工作物測定方法の概念
において、1はNC駆動する加工機本体を示し、ワーク2
を保持するコレットチャック11とワーク軸3を備えてい
る。
4はワークを搬送するローディング装置を示し、ワー
クチャック5とともにタッチセンサ6を備えている。
7はNC制御装置を示し、ワーク軸3をZ方向に駆動す
るサーボモータ8やローディング装置4のY方向位置制
御を行うサーボモータ9とともにタッチセンサ6に接続
されて演算処理を行った後、その出力を制御軸群10に供
給して所望の制御指示を行い得るようにする。
尚、タッチセンサ6の移動接線は、第2図に示すよう
にワーク軸3のZ方向に対し直角方向であればいかなる
方向をもとり得るように配置する。
(第1実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、
以下の図面において第1図に示した構成部分と同一部分
には同一符号を付して説明する。
第3図に示す本発明工作物測定方法を実施する装置に
おいて、1はNC駆動する加工機本体でワーク2を保持す
るコレットチャック11とワーク軸3とを有している。ワ
ークを搬送するローディング装置4はワークチャック5
とともにタッチセンサ6を備えている。
NC制御装置7はワーク軸をZ方向に駆動するサーボモ
ータ8およびローディング装置4のY方向位置制御を行
うサーボモータ9と共にタッチセンサー6に接続されて
演算処理を行い、その出力を制御軸群10に接続して所望
の制御指示を行い得るようにする。
かように構成された本発明工作物測定装置の作動を加
工装置と関連させて説明する。
自動ガラス研削機で加工するワーク(レンズの被測定
物)2は、まずコンベア等(第3図では図示していない
が、第1図の左側で図示あり)の位置からローオーディ
ンング装置4に装着したワークチャック5により保持
し、Y方向の移動制御を行うサーボモータ9により水平
方向にワークチャック5を移動してワーク2をワーク軸
3の下側に移送後、加工機の上下方向に駆動するコレッ
トチャック11によりワーク2を把持し、そしてワークチ
ャック5をコレットチャック11によるワーク2の保持位
置から退避させた後、サーボモータ8によりコレットチ
ャック11を下降させて、その下方位置に配置された研削
用の加工工具(第1図の加工機において、ワーク軸3の
下方の開口部内に配置されているので見えないため図示
せず)に押当てることにより、研削加工される。加工
後、サーボモータ8により軸3を上昇させて、コレット
チャック11と共にワーク2をZ方向の原点位置に移動さ
せ停止させる。本発明における実施例は、このようにし
て搬送され加工されたワーク2をさらに測定するタッチ
センサ6即ち測定装置を備えた加工装置である。
ローディング装置4は、サーボモータ9とNC制御装置
7によりミクロンオーダで任意に位置決めできる構造と
なっており、かつ、ワーク軸3のZ方向に対し直角方向
であればいかなる方向をもとり得るように配置されてい
るため、これに装着しているタッチセンサ6もワーク2
の中心を通るように構成されている。
このタッチセンサ6としては、作動感知の繰返し再現
性が一ミクロン以下の高精度のセンサを使用するのが好
適である。
ワーク軸3はサーボモータ8とNC制御装置7によりミ
クロンオーダでZ方向に移動し位置決め、検出できる構
造とする。
この第1実施例では、ワーク2の中心厚さを計測する
場合の動作を順をおって説明する。
加工終了後のワーク軸3はZ方向の原点位置に移動し
停止している。次にタッチセンサー6がワーク軸線上に
移動後停止する。なお、Z方向の原点位置はワーク2の
裏面が接するコレットチャック11のあてつけ面であり、
この基準点からタッチセンサ6の作動点までの距離aを
予め基準寸法としてNC制御装置7に記憶させておく。次
のワーク軸3を際サーボモータ8により動かしワーク2
の面でタッチセンサー6が作動するまでの距離bはNC制
御装置7により計数されているので正確に測定される。
従ってワーク2の中心厚さcは次式の簡単な計算で求め
ることができる。
中心厚さc=基準寸法a−ワーク軸移動量b この計算はNC制御装置7で自動的に行われ表示される
と共に公差により外れた場合には次のワークにフィード
バックさせるべく制御軸群10に自動指令される。
このようにワークが加工機に保持された状態で自動加
工するのに必要な既存のユニットを利用しワーク2の中
心厚さを自動計測および処理するため、費用及び作業工
数がかからず、又、タイムリにフィードバックが掛かる
ため品質の安定を図ることができる。
(第2実施例) 第4図に本発明工作物測定方法を実施する装置の第2
実施例を示す。図中第3図に示す構成部材と同一部材に
は同一符号を付して示し、その説明を省略する。従って
本例では構成の説明は省略し、ワーク2のスラスト計測
を行う場合の作動を順を追って説明する。
本実施例が第1実施例と相違する所はタッチセンサ6
の停止位置がワーク2の下向き平面位置に移動している
点である。
ワーク2(以下レンズと称する)のスラスト寸法は裏
面(この場合は平面)の基準位置から表面の平面までの
厚さであり、しかるも裏面基準位置はコレットチャック
のあてつけ面である。従って、この基準点からタッチセ
ンサ6の作動点までの距離をa、レンズの下向き平面位
置が下降しタッチセンサ6が作動するまでの距離をbと
すれば、レンズスラスト寸法cは次式で求めることがで
きる。
スラスト寸法c=基準寸法a−ワーク軸移動量b タッチセンサ6の停止位置はZ軸線上+d寸法である
が、このd寸法は図面より求めることができるため、こ
の値をあらかじめNC制御装置7に入れておくと計算し停
止位置を決めてくれる。この計算及びこれ以降の処理も
第1実施例と同一であるためその説明を省略する。
従って、ローディング装置4に装着したタッチセンサ
6の位置を僅か移動するだけで上述した所と同様の動作
によりスラスト寸法を測定することができる。
(第3の実施例) 第5図に本発明工作物測定方法を実施する装置の第3
実施例を示す。第5図において第3図に示す構成部材と
同一部材には同一符号を付して示し、その説明を省略す
る。従って本例では構成の説明は省略し、ワーク2の曲
率半径の計測を行う場合の作動を順を追って説明する。
ワーク2(以下レンズと称する)の曲率半径は従来例
の球面計で計る方法からも明らかなように決められたレ
ング径(D)が被計測レンズアール面に接する底面から
レンズ頂点までの高さをhとすると、曲率半径Rは次式
で求めることができる。
R=(D/2)+h2/2h 一方、本例の構成素子を使ってレンズの曲率半径を計
測する場合には、第1実施例の方法によりタッチセンサ
6の作動点とレンズ頂点までの距離bとを求め、レング
径に相当するDの1/2、つまり、f値を決め、Z軸線上
よりタッチセンサ6を移動させ、再度ワーク軸3を下降
しタッチセンサ6が作動するまでの距離dを求める。こ
の計測により上式の高さhを次式から求めることができ
る。
h=b−d 従って曲率半径Rは次式により求めることができる。
R=f2+h2/2h 尚f値は図面より求められるので、これを予めNC制御
装置7に入れておくと、これが自動的に計算し停止位置
を決めることができる。
かように、これらの一連の計算と動作はNC制御装置7
で自動的に行われ表示されると共に公差より外れた場合
には次ワークにフィードバックさせるべく制御軸群10に
自動指令されることは前記実施例の場合と同様である。
本例は第1実施例と組合わせて実行することも容易で
あり、従って自動測定が一層短時間で行なえ、その効果
は大なるものである。
又、本例によれば基準リング等の特定治具を使うこと
なく曲率半径Rの絶対値が計測できるため、汎用性が高
くなる。
(発明の効果) 上述したように、本発明の工作物測定装置を備えた光
学素子加工素子によれば以下に示す効果を呈することが
できる。
ガラスの自動加工に必要な既存のユニットを利用し、
これにタッチセンサを付設しただけで、レンズの中心厚
さ、スラスト寸法、曲率半径が自動計測できるため、設
備費および治工具の費用がかからない。
この際、タッチセンサが取り付けられているローディ
ング装置には、ワーク加工時に加工負荷が加わらず、水
平方向に移動制御するだけのため、ローディング装置全
体が軽量であって、移動制御の精度が良い。
3種類の検査項目がワーク軸のワーク保持手段からワ
ークを取り外すことなく自動計測でき、処理できるため
加工品質の安定化が図れる。
故に、ワークが加工機のワーク軸に保持された状態で
自動計測を行うため、人によるバラツキが発生せず、品
質管理を行うのが容易となる。
制御装置に数値データを入力するだけで計測できるた
め汎用性が高くなる。。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明工作物測定方法の概念を示す説明図、 第2図は本発明工作物測定方法の制御軸の位置関係を示
す説明図、 第3図は中心厚さの測定を行う本発明工作物測定方法を
実施する装置の第1実施例を示す説明図、 第4図はスラストの測定を行う本発明工作物測定方法を
実施する装置の第2実施例を示す説明図、 第5図は曲率半径の測定を行う本発明工作物測定方法を
実施する装置の第3実施例を示す説明図、 第6図は中心厚さの測定を行う従来の工作物測定方法を
実施する装置を示す説明図、 第7図はスラストの測定を行う従来の工作物測定方法を
実施する装置を示す説明図、 第8図は曲率半径の測定を行う従来の工作物測定方法を
実施する装置を示す説明図である。 1……加工機本体 2……ワーク 3……ワーク軸 4……ローディング装置 5……ワークチャック 6……タッチセンサ 7……NC制御装置 8……サーボモータ 9……サーボモータ 10……制御軸群 11……コレットチャック 12……測定器 13……台 14……基準環(リング)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−132816(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワーク搬送用のワーク保持手段とワーク寸
    法計測用のタッチセンサとを備え、水平方向での位置制
    御を行う第1駆動手段によって駆動するローディング装
    置と、 ワーク加工時にワークを保持するワーク保持手段を備
    え、垂直方向での位置制御を行う第2駆動手段によって
    駆動するワーク軸と、 ワーク軸のワーク保持手段と対向する位置に配置され、
    ワーク軸のワーク保持手段に保持されたワークを加工す
    る加工工具と、 前記ローディング装置を駆動する第1駆動手段とワーク
    軸を駆動する第2駆動手段とを制御すると共に前記保持
    されたワークに接触したタッチセンサからの信号に基づ
    き演算処理する制御装置とを具備し、 前記ローディング装置のワーク保持手段によりワークを
    水平方向に搬送してこのワークをワーク軸のワーク保持
    手段に保持させ、次いでワーク軸を下方向に移動させて
    ワークを加工工具に押し当てて加工し、加工後のワーク
    を上方向に移動させてワーク軸を原点位置に停止した後
    に、このワークの被加工面にローディング装置のタッチ
    センサを対向させると共に、再びワーク軸を下方向に移
    動して前記タッチセンサとワークの被加工面とを接触さ
    せワークの寸法を計測する工作物測定装置を備えた光学
    素子加工装置。
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