JP4588828B2 - 眼鏡の玉型形状測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡フレームのレンズ枠溝に測定子を当接させて眼鏡フレームの玉型の三次元形状を測定する玉型形状測定装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来から玉型形状測定装置の眼鏡フレームのレンズ枠溝に当接される測定子には、例えば玉型の二次元形状を水平方向での揺動により測定する特開昭51−119580号、玉型の三次元形状を測定する、特開昭61−267732号、特開昭62−46201号、特開昭62−215814号、特開平1−92055号、特開平1−305308号および特開平7−223153号のように、種々のものが発明されている。
【0003】
これらのうち玉型の三次元形状を測定する測定子では、眼鏡フレームのレンズ枠溝のつくる平面に略平行な方向、すなわちZ方向での移動量と、レンズ枠溝に沿った動径方向、すなわちX方向(あるいはY方向)での移動量は、測定子の鉛直方向と水平方向の直線運動による移動量で検出されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、これらの作動状態では、高い機械的精度と非常に滑らかな動きという相反する要素が必要とされる。これまでの直線運動では、ボール列の組み合わせによるものが一般的であるが、ごみや埃等に弱く、滑らかな動きが阻害されていた。
【0005】
そこで、本発明では、測定のための動きを非常に滑らかにできるとともに、機械的精度の高い運動を実現することができる測定子を備えた眼鏡の玉型形状測定装置を提供することを目的とする。
【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、請求項1の発明は、水平方向に回転可能な回転台と、
前記回転台を回転駆動するパルスモータと、
前記回転台の上に水平方向に進退移動自在に配設された移動台と、
前記移動台に保持され且つ前記移動台の上方に配置された眼鏡フレームのレンズ枠内周面に沿って延びるレンズ枠溝に当接する測定子と、
前記測定子の水平方向への移動量を検出する移動量検出用のセンサと、
前記パルスモータを作動制御して前記回転台を水平方向に回転させると共に、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記水平方向への移動量検出用のセンサからの検出信号に基づいて前記測定子の水平方向の位置を求める演算制御回路を備える眼鏡の玉型形状測定装置であって、
前記測定子は、前記移動台に上下回動可能に取り付けられた第1アーム部と、前記第1アーム部から垂直に上方に延びる第2アーム部と、前記第2アーム部の上端部から前記レンズ枠のレンズ取付用V溝側に延びる第3アーム部と、前記第3アーム部の先端部に設けられた球状接触子と、からクランク状に形成され、
前記測定子の水平方向への移動量を検出するセンサは、前記移動台の水平方向への移動量を検出するセンサと、前記第1アーム部の上下方向への回動角を検出する回転角検出センサであり、
前記演算制御回路は、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記第1アーム部の上下方向への回動角を検出する回転角検出センサからの検出信号に基づいて前記測定子の上下方向への移動量を求めると共に、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記第1アーム部の回転角検出センサの検出信号および前記移動台の水平方向への移動量検出用のセンサからの検出信号に基づいて前記測定子の水平方向の位置を求める眼鏡の玉型形状測定装置としたことを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するため、請求項2の発明は、請求項1に記載の玉型形状測定装置において、前記回転台上に設けた支持フレームと、
前記支持フレームに前記移動台を水平方向および上下方向に移動可能に支持するリンク機構と、
前記リンク機構の回動を検出する回動角度検出センサとを備え、
前記演算制御回路は、前記回転角度検出センサからの前記測定子の回転角の検出信号及び前記回動角度検出センサからの前記リンク機構の回動角の検出信号に基づいて、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記測定子の上下方向と水平方向への位置を求めることにより、前記レンズ枠の玉型の三次元形状を測定することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を基に例を説明する。
[装置構成]
図1において、1は図示しないベースに設けられたボス部(保持筒)、2はボス部1内に配設された回転軸、3は回転軸2をボス部1に回転自在に保持しているラジアルベアリング(軸受)、4は回転軸2の上端部に一体に設けられた回転台(基台,回転板)、5は回転台4の上に配設された移動台(移動体)、6は移動台5に取り付けられて移動台5を図1中左右(水平方向)に直線的に進退移動可能に回転台4上に支持する車輪である。この車輪6は、図示を省略したラジアルベアリングを介して移動台5の支持軸5aに回転自在に保持されている。尚、この移動台5は、図示しないガイドレールで図1中左右方向に直線的に進退移動可能に保持されている。
【0011】
この移動台5には測定子(フィーラー)7が設けられている。この測定子7は、第1アーム部7aと、第1アーム部7aに対し垂直に上方に延びる第2アーム部7bと、第2アーム部7bから眼鏡フレームのレンズ枠8のレンズ取付用V溝(レンズ枠溝)8aの方向に延展する第3アーム部7cと、第3アーム部7cの先端部に一体に設けられた当接する球状接触子7d等からクランク状に形成されている。この第1アーム部7aは、図示を省略したラジアルベアリングを介して回動軸(揺動支点、回動支点)5bに上下回動可能に取り付けられている。
【0012】
これにより、測定子7は上下揺動可能に移動台5に取り付けられた状態で、測定子7の球状接触子7dがレンズ取付用V溝(レンズ枠溝)8aと当接するようになっている。
【0013】
しかも、この移動台5の左右方向への移動量は図2に示したリニアセンサ又はロータリーエンコーダ等の移動量検出センサ10で検出されるようになっている。ロータリエンコーダを用いる場合には、車輪6の回転をロータリエンコーダで検出するようにすると良い。
【0014】
また、移動台5には、測定子7の上下回動角αを求めるロータリエンコーダやポテンショメータ等の測定子回転角検出センサ(角度検出手段)12が回動軸5bと同心に設けられている。そして、この測定子回転角検出センサ12の検出信号は演算制御回路11に入力される様になっている。更に、演算制御回路11は、パルスモータ13を回転駆動制御して、パルスモータ13により回転台4を回転駆動制御させる様になっている。
【0015】
この様な構成の玉型形状測定装置の作用を説明する。
【0016】
この様な構成により、眼鏡フレームのレンズ枠8のレンズ取付用V溝(レンズ枠溝)8aのフレーム形状(玉型形状)を測定する場合には、レンズ枠8を移動台4上の図示しないフレーム保持装置に保持させると共に、測定子7の球状接触子7dを移動台5の付勢用の図示しないバネの付勢力でレンズ取付用V溝8aに当接させる。このフレーム保持装置の構造や、球状接触子7dをレンズ取付用V溝8aに当接させバネの取付構造等は、本願発明の要部ではなく、従来周知のフレーム形状測定装置の構造を採用できるので、その詳細な説明は省略する。
【0017】
この状態で、演算制御回路11によりパルスモータ13を作動させ、パルスモータ13により図1の回転台4を回転軸2を中心に回動させると、測定子7の球状接触子7dがバネの付勢力によりレンズ取付用V溝8aに沿って移動し、移動台5が図示しないガイドレールに沿って直線的に進退移動するとともに、測定子7が回動軸5bを中心に上下回動させられる。
【0018】
この際、移動台5の水平方向への移動量は移動量検出センサ10で検出され、、回動軸5bを中心とする測定子7の上下方向への回動角は測定子回転角検出センサ12で検出されて、各センサ10,12からの検出信号は演算制御回路11に入力される。
【0019】
ここで、L,X,Z,Xf,a,α,Δα,ΔZ,ΔX等を
L:回動軸5bの中心と球状接触子7dの中心までの距離
Xa:移動台5がその初期位置から移動したときの距離
Z:球状接触子7dの上下方向への移動量
X:球状接触子7dの水平方向への移動量
a:測定子7の球状接触子7dの中心と回動軸5bの中心を結ぶ仮想傾斜線
α:アーム部7a,7cが水平のときの仮想傾斜線aの傾斜角度
Δα:仮想傾斜線aの角度αからの変化角度
ΔZ:仮想傾斜線aがΔαだけ角度変化したときの球状接触子7dの上下方向(Z軸方向)の移動量
ΔX:仮想傾斜線aがΔαだけ角度変化したときの球状接触子7dの水平方向への移動量とすると、球状接触子7dの水平方向への移動量Xは、
X=Xa+ΔX=Xa+L・{cosα−cos(α−Δα)}・・・・・・(1)
として求められ、球状接触子7dの上下方向への移動量Zは、
Z=ΔZ=L・{sinα−sin(α−Δα)}・・・・・・・・・・・・・・・・ (2)
として求められる。
【0020】
従って、演算制御回路11は、移動量検出センサ10からの検出信号から移動台5の水平方向への移動量Xaを求め、測定子回転角検出センサ12からの検出信号から仮想傾斜線aの角度Δαを求めた後、この移動量Xa,角度Δα及び既知のL,αを用いて(1)式に基づいて球状接触子7aの水平方向への移動量Xを求める。また、演算制御回路11は、角度Δα及び既知のL,αを用いて(2)式に基づいて球状接触子7aの上下方向への移動量Zを求める。
【0021】
しかも、この移動量X,Zは、回転軸2及び回転台4の水平方向への回転角θi毎に演算制御回路11によりXi,Ziとして求められる。そして、演算制御回路11は、レンズ枠8の玉型形状の幾何学中心からレンズ取付用V溝8aまでの動径ρiを動量Xiから回転角θi毎に求める。これにより、回転角θi毎の型形状データ(θi,ρi)に上下方向(Z軸方向)のデータZiを加味した三次元の型形状データ(θi,ρi,Zi)が得られる。
【0022】
この様にして求められた三次元の型形状データ(θi,ρi,Zi)をレンズ研削装置に送って、レンズ研削装置により未加工眼鏡レンズをレンズ枠8の玉型形状に研削加工させる。
【0023】
尚、上述した実施例では、説明の便宜上、レンズ取付用V溝8aの角度,球状接触子7dの半径(又は直径)を無視して球状接触子7dの水平方向への移動量X及び上下方向への移動量Zを求めている。しかし、レンズ取付用V溝8aの角度,球状接触子7dの半径(又は直径)は既知であるので、実際には、球状接触子7dの半径やンズ取付用V溝8aの角度を用いて回転角θi毎の型形状データ(θi,ρi,Zi)を補正するようにする。即ち、回転角θi毎の動径ρiがレンズ取付用V溝8aの谷底までの値となり、回転角θi毎のZiがレンズ取付用V溝8aの谷底における値となるように補正する。
【0024】
また、レンズ研削装置のツールのヤゲン溝の角度が既知であるので、球状接触子7dの半径やンズ取付用V溝8aの角度とレンズ研削装置のツールのヤゲン溝の角度等を用いて、レンズ研削装置のツールで未加工眼鏡レンズを研削したときの外周形状がレンズ枠8の玉型形状となるように、型形状データ(θi,ρi,Zi)を補正する。
【0025】
上述のように、測定子7の運動を揺動運動とすることにより、ラジアルタイプのベアリング回動軸5bの部分に使用することができ、回転運動になるため非常に滑らかな動きを実現することができるとともに、ベアリングにスラスト方向に与圧を与えることでガタを押さえた機械的精度の高い運動を実現することができる。
【0026】
また、従来は上下に延びる測定支持軸を軸線の延びる上下方向に移動自在に且つ軸線周りに回動可能に移動台等に取り付け、この測定支持軸の上端部に測定子を取り付けるようにしていたので、測定支持軸の上下方向への移動により、測定支持軸に付着した塵埃が測定支持軸を移動台に支持するベアリング部の部分に入り込み、測定支持軸の滑らかな上下移動を阻害していた。
【0027】
しかし、本実施例によれば、測定子7と回動軸5bは回動軸5bの軸線方向への相対移動がないので、測定子7を回動軸5bに取り付けているラジアルベアリング(図示せず)の部分に塵埃等が入りにくくでき、塵埃により測定子7が滑らかな揺動するのを阻害されるようなことが未然に防止できる。
【0028】
さらに、測定子7は、上下揺動するようにすることで、レンズ取付用V溝(レンズ枠溝)8aへの接触移動に際して上下方向の傾きが変化するが、測定子7の先端に球状接触子7dを設けたことで、傾きに影響を受けない構造とできる。
<変形例>
以上説明した実施例では、移動台5に車輪6をラジアルベアリング(図示省略)で回転自在に取り付けて、この移動台5を車輪6を介して回転台上に図1中左右(水平方向)に直線的に進退移動可能に支持させた構成としているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。
【0029】
例えば、図3に示した様に左右に延びる支持フレーム4aを図3の紙面と垂直な方向に間隔をおいて一対設け(図4参照)、各支持フレーム4aを図3の如く支柱20,20を介して回転台4上に取り付けることにより、各支持フレーム4aを回転台4上に間隔を置いて配設すると共に、支持フレーム4a,4a間の下方に図4の如く配設した移動台5を支持フレーム4a,4aにリンク機構21を介して左右に往復移動可能に取り付けるようにしても良い。
【0030】
このリンク機構21は、支持フレーム4aに対応して図3中左右に間隔をおいて配設したリンク22,23と、上端部を中心に図3中左右に回動(又は揺動)可能にリンク22,23の上端部を支持部フレーム4aにラジアルベアリング(図示省略)を介して回転自在に支持している支持軸(横軸又は水平軸)22a,23aを有する。また、リンク機構21は、リンク22,22及び23,23の下端部間に配設された支持板24と、支持板24をリンク22及び23の下端部に回動可能にそれぞれ図示しないラジアルベアリング(図示省略)を介して支持している支持軸(横軸又は水平軸)22b,23bを有する。
【0031】
そして、この支持板24の上面に上述した移動台5及び測定子7が取り付けられている。また、各リンク22,23の回動角(揺動角)βは同じになるので、リンク22,22,23,23のうちの一つ、例えばリンク22の回動角βを検出するロータリエンコーダやポテンショメータ等の回動角度検出センサ(角度検出手段)25を図4の如く支持フレーム4a,4aの一方に取り付け、この回動角度検出センサ25の出力を演算制御回路11に入力する。
【0032】
この様な構成の玉型形状測定装置の作用を説明する。
【0033】
この様な構成により、眼鏡フレームのレンズ枠8のレンズ取付用V溝(レンズ枠溝)8aのフレーム形状(玉型形状)を測定する場合には、レンズ枠8を移動台4上の図示しないフレーム保持装置に保持させると共に、測定子7の球状接触子7dを移動台5の付勢用の図示しないバネの付勢力でレンズ取付用V溝8aに当接させる。
【0034】
この状態で、演算制御回路11によりパルスモータ13を作動させ、パルスモータ13により図1の回転台4を回転軸2を中心に回動させると、測定子7の球状接触子7dがバネの付勢力によりレンズ取付用V溝8aに沿って移動する。この際、リンク22,23が回動(揺動)して移動台5が支持板24と共に図3中左右に進退移動するとともに、測定子7が回動軸5bを中心に上下回動させられる。
【0035】
また、このリンク22,23の回動角βは回動角度検出センサ25で検出され、回動軸5bを中心とする測定子7の上下方向への回動角は測定子回転角検出センサ12で検出されて、各センサ12,25からの検出信号は演算制御回路11に入力される。
【0036】
ここで、
L1:リンク22,23の長さ
Oa:リンク22,23の支持軸22a,23aの中心
O:Oaを通る鉛直線
β:鉛直線Oに対するリンク22,23の回動角度
Lx:リンク22,23の回動(又は揺動)による移動台5のX方向への移動量
Lz:リンク22,23の回動(又は揺動)による移動台5のZ方向への移動量
Xa:移動台5がその初期位置から移動したときの距離
Z:球状接触子7dの上下方向への移動量
X:球状接触子7dの水平方向への移動量
a:測定子7の球状接触子7dの中心と回動軸5bの中心を結ぶ仮想傾斜線
α:アーム部7a,7cが水平のときの仮想傾斜線aの傾斜角度
Δα:仮想傾斜線aの角度αからの変化角度
ΔZ:仮想傾斜線aがΔαだけ角度変化したときの球状接触子7dの上下方向(Z軸方向)の移動量
Δ′Z:仮想傾斜線bがβだけ角度変化したときの球状接触子7dの上下方向(Z軸方向)の移動量
ΔX:仮想傾斜線aがΔαだけ角度変化したときの球状接触子7dの水平方向への移動量
とすると、支持板24及び移動台5の水平方向への移動量Lx及び上下方向への移動量Lzは、
Lx=Xa=L1・sinβ ・・・・・・・・(3)
Lz=Δ′Z=L1・(1−cosβ) ・・・・・(4)
となる。そして、球状接触子7dの水平方向への移動量X及び上下方向への移動量Zは、それぞれ
X=Xa+ΔX=L1・sinβ+L・{cosα−cos(α−Δα)} ・・・・・・・・・・・(5)
Z=ΔZ+Δ′Z=L・{sinα−sin(α−Δα)}+L1・(1−cosβ)・・・・(6)
で表すことができる。
【0037】
従って、演算制御回路11は、回動角度検出センサ25からの検出信号からリンク22,23の回動角βを求めて、この回動角βとリンク22,23の長さL1から移動台5の水平方向への移動量Xaを(3)式を用いてXa=L1・sinβとして求める。そして、演算制御回路11は、測定子回転角検出センサ12からの検出信号から仮想傾斜線aの角度Δαを求めた後、移動量Xa,角度Δα及び既知のL,α,L1を用いて(5)式に基づいて球状接触子7aの水平方向への移動量Xを求める。
【0038】
また、演算制御回路11は、回動角βとリンク22,23の長さL1から移動台5の上下方向への移動量Lz(Δ′Z)を(4)式を用いてΔ′Z=L1・(1−cosβ)として求める。一方、演算制御回路11は、角度Δα及び既知のL,αから測定子7の回動のみによる球状接触子7aの上下方向への移動量ΔZをΔZ=L・{sinα−sin(α−Δα)}として求める。そして、演算制御回路11は、この求めた移動量ΔZ及びΔZを用いて(6)式に基づいて球状接触子7aの上下方向への移動量Zを求める。
【0039】
しかも、この移動量X,Zは、回転軸2及び回転台4の水平方向への回転角θi毎に演算制御回路11によりXi,Ziとして求められる。そして、演算制御回路11は、レンズ枠8の玉型形状の幾何学中心からレンズ取付用V溝8aまでの動径ρiを動量Xiから回転角θi毎に求める。これにより、回転角θi毎の型形状データ(θi,ρi)に上下方向(Z軸方向)のデータZiを加味した三次元の型形状データ(θi,ρi,Zi)が得られる。
【0040】
本変形例でも、図1に示した例と同様に、ラジアルベアリングのみを用いることで、球状接触子7dの移動のためにラジアルベアリング(図示省略)を用いることで、水平方向(X方向)においても上下方向(Z方向)においても球状接触子7dが非常に滑らかな動きをするようにできる。しかも、図示しない皿バネやその他のバネ等の付勢手段で上述のラジアルベアリング(図示省略)にスラスト方向に与圧を予め与えておくことで、ラジアルベアリングによる支持部のガタ(遊び)を押さえることができ、機械的精度の高い運動を各ラジアルベアリングによる支持部において実現できる。尚、この点は図1の実施例も同様である。
【0041】
【発明の効果】
請求項1,2の発明は、以上説明したように構成したので、測定子を移動体にラジアルベアリングを介して揺動可能に取り付けることができ、この結果、測定子の測定のための動きを非常に滑らかにできるとともに、機械的精度の高い運動を実現することができる。
【0042】
しかも、測定子の移動量を演算手段により正確に求めて正確な玉型形状データを得ることができる。
【0043】
また、前記測定子は、前記移動体に上下揺動可能に取り付けられた第1アーム部と、第1アーム部に対し垂直に上方に延びる第2アーム部と、第2アーム部からレンズ枠溝の方向に延展する第3アーム部を備える構成としたので、測定子が上下揺動する構造であっても、測定子をレンズ枠溝に沿って容易に当接移動させることができる。
【0044】
更に、測定子のレンズ枠溝と当接する先端形状を球状に形成した構成としたので、測定子がレンズ枠溝に沿って滑らかに接触移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる玉型形状測定装置の概略説明図である。
【図2】図1の制御回路図である。
【図3】この発明にかかる玉型形状測定装置の他の例を示す概略説明図である。
【図4】図3に右側面図である。
【図5】図2の制御回路図である。
【符号の説明】
4・・・回転台(基台)
5・・・移動台(移動体)
5b・・・回動軸(揺動支点)
7・・・測定子(フィーラー)
7a・・・第1のアーム部
7b・・・第2のアーム部
7c・・・第3のアーム部
7d・・・球状接触子
8・・・レンズ枠
8a・・・レンズ取付用V溝(レンズ枠溝)
Claims (2)
- 水平方向に回転可能な回転台と、
前記回転台を回転駆動するパルスモータと、
前記回転台の上に水平方向に進退移動自在に配設された移動台と、
前記移動台に保持され且つ前記移動台の上方に配置された眼鏡フレームのレンズ枠内周面に沿って延びるレンズ枠溝に当接する測定子と、
前記測定子の水平方向への移動量を検出する移動量検出用のセンサと、
前記パルスモータを作動制御して前記回転台を水平方向に回転させると共に、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記水平方向への移動量検出用のセンサからの検出信号に基づいて前記測定子の水平方向の位置を求める演算制御回路を備える眼鏡の玉型形状測定装置であって、
前記測定子は、前記移動台に上下回動可能に取り付けられた第1アーム部と、前記第1アーム部から垂直に上方に延びる第2アーム部と、前記第2アーム部の上端部から前記レンズ枠のレンズ取付用V溝側に延びる第3アーム部と、前記第3アーム部の先端部に設けられた球状接触子と、からクランク状に形成され、
前記測定子の水平方向への移動量を検出するセンサは、前記移動台の水平方向への移動量を検出するセンサと、前記第1アーム部の上下方向への回動角を検出する回転角検出センサであり、
前記演算制御回路は、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記第1アーム部の上下方向への回動角を検出する回転角検出センサからの検出信号に基づいて前記測定子の上下方向への移動量を求めると共に、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記第1アーム部の回転角検出センサの検出信号および前記移動台の水平方向への移動量検出用のセンサからの検出信号に基づいて前記測定子の水平方向の位置を求めることを特徴とする眼鏡の玉型形状測定装置。 - 請求項1に記載の玉型形状測定装置において、前記回転台上に設けた支持フレームと、
前記支持フレームに前記移動台を水平方向および上下方向に移動可能に支持するリンク機構と、
前記リンク機構の回動を検出する回動角度検出センサとを備え、
前記演算制御回路は、前記回転角度検出センサからの前記測定子の回転角の検出信号及び前記回動角度検出センサからの前記リンク機構の回動角の検出信号に基づいて、前記回転台の水平方向への回転角毎に前記測定子の上下方向と水平方向への位置を求めることにより、前記レンズ枠の玉型の三次元形状を測定することを特徴とする眼鏡の玉型形状測定装置。
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