專利名稱：加工透鏡的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對透鏡進(jìn)行加工的設(shè)備，其用于對眼鏡片等透鏡的外周部分進(jìn)行加工，由此來形成預(yù)定的形狀，從而使透鏡可被安裝到眼鏡架的鏡框中。
第2002-18686號日本專利申請公開文件中公開了此類用途的現(xiàn)有加工裝置的幾種示例，在這些裝置中，一回轉(zhuǎn)刀具(砂輪)套裝在一基座上的一支軸上，回轉(zhuǎn)刀具可自由轉(zhuǎn)動，從而對透鏡的圓周面進(jìn)行磨削；且可通過對支撐著透鏡的一轉(zhuǎn)軸進(jìn)行驅(qū)動，來設(shè)定進(jìn)行研磨或切削的部位，可利用一支臂使透鏡的支撐轉(zhuǎn)軸相對于回轉(zhuǎn)刀具的支軸自由地擺動，從而擺向回轉(zhuǎn)刀具的支軸，同時使透鏡繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
在這些裝置中，對透鏡的加工深度取決于鏡框的形狀數(shù)據(jù)。根據(jù)對透鏡的加工深度，一帶有透鏡夾持軸的支臂擺動一定的角度。設(shè)置了一個傳感器，其能檢測支臂的擺角是否達(dá)到與預(yù)定加工深度相對應(yīng)的角度，且該傳感器能判斷透鏡的圓周部分是否已被制成了預(yù)定的形狀。
但是，上述這些已投入應(yīng)用的裝置存在一個問題由于圓周部分是否達(dá)到了預(yù)定的形狀是通過支臂的擺角來直接進(jìn)行檢測的，所以當(dāng)支臂的擺角變化非常小時(也就是當(dāng)加工深度非常小時)，很難高精度地檢測出加工完成時的位置，結(jié)果就是完工后透鏡的形狀存在一定的誤差。
本發(fā)明提供了一種用于對透鏡進(jìn)行加工的設(shè)備，其能按照鏡框的形狀數(shù)據(jù)對眼鏡片的外周部分進(jìn)行加工，該設(shè)備包括一用于支撐透鏡的裝置，其可自由地向一刀具移動，該裝置包括一夾持軸，其以這樣的方式支撐著透鏡—使得透鏡可自由轉(zhuǎn)動；一用于進(jìn)行定位的裝置，其可與透鏡支撐裝置接觸和分離，并對透鏡支撐裝置向刀具的移動進(jìn)行約束，將其限定在一個與透鏡加工量相對應(yīng)的位置上，其中的加工量是基于鏡框的形狀數(shù)據(jù)而得出的；一用于放大相對位移的裝置，其可將透鏡支撐裝置與定位裝置之間的相對位移放大；以及一檢測裝置，當(dāng)透鏡支撐裝置與定位裝置接觸時，該檢測裝置利用放大后的位移判斷出在當(dāng)前轉(zhuǎn)角時所要執(zhí)行的加工業(yè)已完成。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)夾持軸的轉(zhuǎn)角以及鏡框的形狀數(shù)據(jù)來移動定位裝置，并以此來確定加工量。透鏡支撐裝置向一刀具移動。透鏡支撐裝置的移動受定位裝置的限制，從而可實現(xiàn)一定的加工量(加工深度)，該加工量是基于轉(zhuǎn)角以及在該轉(zhuǎn)角上的鏡框形狀數(shù)據(jù)而獲得的。以這樣的方式來執(zhí)行加工，直至完成加工過程。在此條件下，由于透鏡支撐裝置與定位裝置之間的相對位移被放大了，所以能高精度地檢測到透鏡支撐裝置與定位裝置發(fā)生接觸時的時刻，從而提高對透鏡的加工精度。如果在透鏡夾持軸轉(zhuǎn)動的同時，加工過程持續(xù)進(jìn)行，直到檢測裝置顯示出已完成了對整個外周部分的加工為止，則就可以容易地判斷出對透鏡整個外周部分的加工業(yè)已完成。
由于對透鏡的加工不會超過由定位裝置設(shè)定的位置，所以可提高對透鏡進(jìn)行加工時的可靠性。
圖4是一個垂直方向上的剖面圖，表示了當(dāng)加工設(shè)備開始工作時升降單元與透鏡單元的狀態(tài)；圖5為一垂直方向的剖面圖，表示了當(dāng)加工完成時升降單元與透鏡單元的狀態(tài)；圖6是一個水平方向上的剖面圖，表示了當(dāng)透鏡被透鏡夾持軸保持住時升降單元與透鏡單元的狀態(tài)；圖7是一個水平方向上的剖面圖，表示了當(dāng)透鏡夾持軸松開對透鏡的夾持時升降單元與透鏡單元的狀態(tài)；以及圖8中的方框圖表示了設(shè)備中的控制部分。
圖中標(biāo)號的定義為1-透鏡；2-基座單元；3-升降單元；4-透鏡單元；5-用于使刀具轉(zhuǎn)動的單元；6-測量單元；7-精加工單元；8-用于控制加工壓力的單元；10-透鏡加工設(shè)備；11-機(jī)罩；12-顯示部分；13-操作部分；14-蓋門；34-定位元件；40-構(gòu)架；300-傳感器臂；320-用于檢測加工是否完成的傳感器。
圖1是一個軸測圖，表示了透鏡加工設(shè)備10的外觀形狀。圖2和圖3也為軸測圖，它們表示了設(shè)備10的內(nèi)部構(gòu)造。
在圖1中，透鏡加工設(shè)備10被罩在一個機(jī)罩中，該機(jī)罩的形狀呈現(xiàn)為矩形的平行六面體11，在設(shè)備10前面上的右側(cè)，設(shè)置了一個操作部分13，用于選擇或輸入對透鏡進(jìn)行加工的參數(shù)條件，并設(shè)置了一個顯示部分12，用于顯示一些有關(guān)透鏡加工的信息，這些信息例如為鏡框的形狀數(shù)據(jù)和透鏡的加工數(shù)據(jù)。操作部分13是由觸摸板、觸摸開關(guān)、按鍵等元件構(gòu)成的。顯示部分12是由LCD、CRT等顯示裝置構(gòu)成的。
在透鏡加工設(shè)備10前面的中央部位，設(shè)置了一個蓋門14，蓋門14可根據(jù)需要打開或閉合，以便于放入透鏡或?qū)⑼哥R從裝置中取出。
在對裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述之后，下文將對設(shè)備中的組成元件以及各個部分作詳細(xì)的描述。
在圖2中，機(jī)罩11的內(nèi)部設(shè)置了一基座單元2，其可在平行于一主軸51的方向上(即圖中的X軸方向上)移動，其中的主軸上帶有一主回轉(zhuǎn)刀具50?；鶈卧?支撐著一個透鏡單元(透鏡支撐單元)4，透鏡單元4可在垂直方向(即圖中的Z軸方向)上移動。
將圖2中從右向左的方向(即透鏡加工設(shè)備10的橫向方向)定義為X軸方向，并將垂直方向(即設(shè)備10的高度方向)定義為Z軸，且將圖4中從左向右的方向(即指向設(shè)備內(nèi)部的方向)定義為Y軸。假定這些坐標(biāo)軸是相互正交的。
在透鏡單元4中，以可自由轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置了一透鏡夾持軸41，該夾持軸被分割成兩個部分，并能將透鏡1選擇性地夾持在兩半軸部分之間。透鏡夾持軸41被布置在一回轉(zhuǎn)刀具(砂輪或切割工具)5的垂線上，回轉(zhuǎn)刀具5被一支軸支撐著，支軸位于一基板15上。透鏡夾持軸41與主回轉(zhuǎn)刀具50的主軸51被設(shè)置成沿X軸相互平行。
在透鏡夾持軸41的垂線上，固定安裝了一測量單元6，其包括一對靠模指60、61，它們分別用于測量透鏡1凹面和凸面上的位置。
靠模指60、61可在平行于透鏡夾持軸41的方向上移動。為了在透鏡1被加工完成后對透鏡1的位置進(jìn)行測量，要將透鏡單元4升高，在此條件下，靠模指60、61與透鏡1的兩個面相接觸，而在透鏡夾持軸轉(zhuǎn)動時，則要根據(jù)鏡框的形狀數(shù)據(jù)來升高或降低透鏡單元4。
為了對透鏡1進(jìn)行加工，從圖2所示的狀況開始執(zhí)行操作，在主回轉(zhuǎn)刀具50轉(zhuǎn)動之后，將透鏡單元4降低，在透鏡夾持軸41轉(zhuǎn)動的同時，通過按照鏡框的形狀數(shù)據(jù)升高或降低透鏡單元4，就可將透鏡1的環(huán)周部分(外周部分)研磨成預(yù)定的形狀。
通過基于鏡框的形狀數(shù)據(jù)降低或升高透鏡單元4，就可連續(xù)地將透鏡1研磨成與其轉(zhuǎn)角相應(yīng)的加工深度，其中，鏡框的形狀數(shù)據(jù)與透鏡夾持軸41的轉(zhuǎn)角相對應(yīng)。在此加工過程中，是由透鏡單元4自身的重量來提供將透鏡1壓向主回轉(zhuǎn)刀具50的作用力(加工壓力)。加工壓力是可根據(jù)透鏡的材質(zhì)而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，該調(diào)節(jié)工作是通過將透鏡單元4的部分重量由一單元8進(jìn)行支撐來完成的，其中的單元8用于對加工壓力進(jìn)行控制，其設(shè)置在透鏡單元4上方的位置。
通過使基座單元2在圖中的X軸方向上移動，就可以改變透鏡1與主回轉(zhuǎn)刀具50之間的接觸位置，從而選擇是執(zhí)行修平研磨還是執(zhí)行削面研磨。類似地，這樣還可以在粗研磨與精加工研磨之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
在透鏡單元4的上方位置設(shè)置了一個可在Y軸方向上移動的精加工單元7。當(dāng)精加工單元處于進(jìn)給位置上時，一個用于進(jìn)行倒角的回轉(zhuǎn)刀具70和一個用于開槽的回轉(zhuǎn)刀具71就移動到了透鏡夾持軸41正上方的位置處。通過將透鏡單元4升高、并驅(qū)使基座單元2在X軸方向上移動，就可以在回轉(zhuǎn)刀具70與71之間作出選擇。在此條件下，開始執(zhí)行精加工作業(yè)。
下面將更為詳細(xì)地對各個部分進(jìn)行描述。
如圖2、3和圖4所示，在機(jī)罩11內(nèi)，主軸51以及用于驅(qū)動主軸51的馬達(dá)55被固定到基板15上，在主軸51上設(shè)置了回轉(zhuǎn)刀具50(砂輪或帶有金剛石等的切削刀具)。主軸單元5是以這些元件作為其主要部件的。
如圖2所示，主軸51是由基板15上一沿X軸方向延伸的支軸支撐著的，其中的支撐方式使得主軸51可自由轉(zhuǎn)動，并使主軸的設(shè)置方向平行于透鏡夾持軸41。
在主軸51的端部，安裝了一個用于對透鏡1執(zhí)行機(jī)械加工的主回轉(zhuǎn)刀具50。在圖2中的X軸方向上，主回轉(zhuǎn)刀具50被設(shè)置在裝置的中央位置上，并位于裝置的前側(cè)(即在圖中的左下方)。主軸的軸座端(即圖中的右側(cè)端)由一馬達(dá)55通過皮帶57和皮帶輪進(jìn)行驅(qū)動。
如圖2所示，在用于對透鏡1執(zhí)行機(jī)械加工的主回轉(zhuǎn)刀具50中，從主軸51末梢端那一側(cè)(即圖中的左側(cè))，依次設(shè)置了一用于執(zhí)行修平研磨的粗砂輪50a、一用于執(zhí)行修平研磨的精加工砂輪50b、一用于執(zhí)行削面研磨的粗砂輪50c以及一用于執(zhí)行削面研磨的精加工砂輪50d。也可以用切削刀具作為回轉(zhuǎn)刀具，從而取代砂輪來執(zhí)行研磨作業(yè)。
在圖2中，在主軸51內(nèi)側(cè)的一個位置(在Y軸方向上，即圖中的右側(cè)方向)處，設(shè)置了基座單元2，用于驅(qū)動透鏡單元4在X軸方向上移動。
如圖3所示，基座單元2的主要部件包括一底座20和一伺服馬達(dá)25(在下文中，該馬達(dá)被稱為X軸馬達(dá))，底座可在X軸方向上移動，伺服馬達(dá)通過在X軸方向上驅(qū)動底座20來對底座的定位進(jìn)行控制。
底座20設(shè)置在導(dǎo)軌元件21、22上，導(dǎo)軌元件在X軸方向上以這樣的方式固定在基板15上使得底座20可在該方向上自由地移動。因而，底座20能在X軸方向上自由地移動。
在圖3中，在底座20下方的位置處布置有一內(nèi)絲杠23，其位于兩導(dǎo)軌部件21、22之間，該內(nèi)絲杠23的安裝方式使得其可以自由轉(zhuǎn)動。在底座20的下表面上固定有一個外螺帽24，其與內(nèi)絲杠23相接合，通過使絲杠23轉(zhuǎn)動，就可以驅(qū)動底座20在X軸方向上移動。
內(nèi)絲杠23的一端通過一齒輪和一齒牙皮帶26與X軸馬達(dá)25相連接，從而使底座20在X軸方向上的位置取決于X軸馬達(dá)25的轉(zhuǎn)角情況。
如圖3所示，在底座20上矗立著四根立柱401到404。在這四根立柱之中，立柱401、402穿過了透鏡單元4的構(gòu)架40，并在垂直方向(即Z軸方向)上引導(dǎo)著透鏡單元4，使得透鏡單元4可自由地移動。
如圖3和圖4所示，利用在Z軸方向上移動的升降單元3，可在垂直方向上驅(qū)動透鏡單元4，并使其定位在某一位置上。透鏡單元4在X軸方向上的定位是由基座單元2控制的。
如圖3、4和圖6所示，升降單元3的主要部件包括一絲杠31，其由底座20上一位于立柱401、402之間的支軸支撐著，絲杠31在垂直方向上穿過透鏡單元4的構(gòu)架40；一定位元件34，其內(nèi)周面部分與絲杠31相嚙合，其通過上端部與透鏡單元4的構(gòu)架40相接觸，從而支撐著透鏡單元4；以及一伺服馬達(dá)33(下文中，將該馬達(dá)稱為Z軸馬達(dá))，其通過齒牙皮帶32和齒輪與絲杠31的下端相連接。升降單元3設(shè)置在底座20上。
在升降單元3中，通過使Z軸馬達(dá)33工作，就可以使絲杠31轉(zhuǎn)動，由于定位元件34上帶有與絲杠31相嚙合的一個外螺帽35，所以可使得定位元件34在Z軸方向上受驅(qū)動而移動。由于外螺帽35在圓周方向上的轉(zhuǎn)動受到透鏡單元4中一機(jī)構(gòu)的約束，所以其只能在Z軸方向上移動，下文將對其中的約束機(jī)構(gòu)進(jìn)行介紹。
如圖4所示，在垂直方向上，定位元件34以這樣的方式與透鏡單元4構(gòu)架40中制出的一個孔部40A的內(nèi)周面相接觸使得定位元件34可在垂直方向上產(chǎn)生相對滑動。
在孔部40A的上端部，設(shè)置了一個與構(gòu)架40相連接的頂板部分400。如圖3和圖6所示，在定位元件34外絲杠35的側(cè)邊，設(shè)置了一個止擋36，該止擋豎立在Z軸方向上，其所在位置使得該止擋36可與頂板部分400的下表面相接觸。
在圖3中，止擋36突出于定位元件34的上部之外，其與頂板部分400的下表面相接觸，透鏡單元4的重量通過頂板部分400作用在包括止擋36和外螺帽35的定位元件34上。外螺帽35與止擋36各自的底部通過一基臺340相互連接在一起。
如圖6所示，構(gòu)架40的孔部40A具有這樣的剖面形狀使得定位元件34和止擋36在繞Z軸方向(該方向垂直于圖6所在平面)上的轉(zhuǎn)動運動被相互約束住，從而可防止外螺帽35隨絲杠31的轉(zhuǎn)動而移動。換言之，固定在外螺帽35側(cè)旁的止擋36被孔部40A所約束，從而防止了定位元件34發(fā)生轉(zhuǎn)動。這樣，利用絲杠31的轉(zhuǎn)動就可以使外螺帽35升高或降低，由于外螺帽的升降運動，定位元件34就在Z軸方向上移動。
如圖5所示，當(dāng)止擋36不與頂板部分400接觸時，被透鏡單元4支撐著的透鏡1就與主回轉(zhuǎn)刀具50相接觸，此時，透鏡單元4自身的重量就作為所施加的加工壓力。此條件下，定位元件34的上端面34A與頂板部分400的下表面并不相互接觸，從而形成一預(yù)定的間隙。
在面朝向所述間隙的頂板部分400的下方位置處，沿圖中的Y軸方向設(shè)置了一開孔部分421，該開孔部分經(jīng)孔部40A貫穿構(gòu)架40，一用于檢測加工是否完成的傳感器臂300(即用于放大相對位移的裝置)的一端插入到該開孔部分421中。
如圖4和圖5所示，傳感器臂是一個整體成型臂，其形狀呈現(xiàn)為倒L型，其是由一支臂301和一支臂302組成的，支臂301延伸向圖中的左側(cè)(即Y軸方向)，其插入到開孔部分421中，支臂302在圖中向下延伸(即在Z軸方向上延伸向底座20一側(cè))。支臂301、302被設(shè)置成相互近似垂直。
支臂302的垂直長度被設(shè)定為大于支臂301的水平長度。
傳感器臂300中部的彎曲部分303具有倒L型的形狀，其由一樞軸420支撐著，樞軸420設(shè)置在透鏡單元4的頂板部分400上，其中的設(shè)置方式使得彎曲部分303可繞樞軸420自由地擺動，因而，傳感器臂可繞X軸擺動。
在沿Z軸方向延伸的支臂302與頂板400之間，設(shè)置了一彈簧310，其沿圖4、5中的向下方向(即圖中的逆時針方向)頂推著支臂301。
由于支臂301在Y軸方向上插入到橫貫孔部40A的開孔部分421中，所以要在支臂301上制出一個孔部40A，絲杠31從該孔部中穿過，且支臂301上面朝向孔部40A內(nèi)周面的下表面可與定位元件34的上端面34A接觸或分離。
如圖4所示，在定位元件34的上端表面34A與支臂301相互分離的條件下(即在止擋36與頂板400相互分離的條件下)，由于傳感器臂300在圖中的逆時針方向上受到彈簧310的頂壓，所以支臂301的末梢端301A會與開孔部分421的下側(cè)相接觸，并頂支在該位置上。
在另一方面，如圖5所示，在定位元件34的止擋36與透鏡單元4的頂板部分400相接觸的條件下(即如圖3所示那樣止擋36與頂板部分400相接觸的條件下)，換言之，在定位元件34支撐著透鏡單元4的條件下，定位元件34的上端面34A向上頂推著支臂301。在此條件下，傳感器臂300會發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使在Z軸方向上延伸的支臂302位于預(yù)定的位置上(例如處于圖5所示的垂直方向位置上)。
在構(gòu)架40上設(shè)置了一個支架422，其沿傳感器臂300(支臂302)的下部突伸。支架422面朝向繞X軸擺轉(zhuǎn)的支臂302的下端，在支架422的預(yù)定部位上設(shè)置了一個用于檢測加工是否完成的傳感器320，該傳感器的設(shè)置位置近似于樞軸420的正下方，其可對繞X軸擺轉(zhuǎn)的支臂302的自由端部分進(jìn)行檢測。所述的自由端部分是指傳感器臂300上由傳感器進(jìn)行檢測、從而判斷加工是否完成的那一端部，在當(dāng)前的實施例中，該自由端為支臂302的端部。
用于檢測加工是否完成的傳感器320例如是由光阻斷器等光學(xué)傳感器構(gòu)成的。如圖5所示，當(dāng)擺臂302到達(dá)預(yù)定位置(當(dāng)透鏡單元4與定位元件34相互接觸時的垂直位置)、從而用于檢測加工是否完成的光阻斷傳感器的光線被遮斷時，傳感器的輸出狀態(tài)變?yōu)镺N，據(jù)此檢測出加工已經(jīng)完成。
對于倒L型形狀中兩支臂距離擺動軸的長度尺寸，將尺寸L2設(shè)定為大于尺寸L1，其中的L2是指從支臂302自由端到擺動軸420之間的距離(參見圖4)，而支臂的自由端則面對著用于檢測加工是否完成的傳感器320，L1是指從擺動軸420到支臂301與定位元件34上端面34A接觸點之間的距離(參見圖4)。根據(jù)支臂301的相對位移量可確定出透鏡單元4與定位元件34之間的相對位移，該位移量被放大了一個比率L2/L1(在下文中，該比值被稱為杠桿比L2/L1)，支臂302下端的移動量為放大后的位移量。
如上所述，用透鏡單元4自身的重量作為對透鏡1的加工壓力。透鏡單元4被立柱401、402引導(dǎo)著只能在垂直方向上移動。如圖4所述，當(dāng)定位元件34被降低同時低于透鏡單元4時，透鏡1就會與主回轉(zhuǎn)刀具50相接觸。此時，透鏡單元4的重量就被施加到透鏡上，開始執(zhí)行研磨。
如圖4所示，當(dāng)絲杠31轉(zhuǎn)動時，定位元件34會被降低，從而位于能達(dá)到預(yù)定加工深度的位置，此時，會在定位元件34的上端面34A與支臂301的下表面之間形成一間隙，隨著透鏡1在透鏡單元4自身重量的加壓下被不斷地研磨，透鏡1的軸線會緩慢地接近主回轉(zhuǎn)刀具50。在此條件下，傳感器臂300在逆時針方向上受到頂壓，從而使支臂301頂支在開孔部分421的下表面上。支臂302的下端處于與加工完成檢測傳感器320相分離的位置上，此時，用于檢測加工是否完成的傳感器320的輸出為OFF。
如圖5所示，如果透鏡1由于不斷受到研磨而達(dá)到預(yù)定的深度，則透鏡單元4在自身重量的作用下會進(jìn)一步下降。但是，透鏡單元4向主回轉(zhuǎn)刀具50的進(jìn)一步移動會受到定位元件34的限制。
當(dāng)透鏡單元4下降時，定位元件34的上端面34A會向上頂推支臂301。傳感器臂300將會在逆時針方向上轉(zhuǎn)動，且支臂302利用一個預(yù)定的杠桿比放大了透鏡單元4與定位元件34之間的相對位移。支臂302經(jīng)過用于檢測加工完成的傳感器320，從而使加工完成檢測傳感器320的輸出狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通ON。以這樣的方式，就可以檢測透鏡單元4的移動是否受到了定位元件34的約束—也就是說，是否達(dá)到了加工完成的位置。
由于透鏡單元4垂直方向位置與定位元件34垂直方向位置之間的距離(即加工深度)在臂302的擺動中被上述的杠桿比放大了，所以，加工完成檢測傳感器320在判斷是否達(dá)到預(yù)定加工深度時的檢測精度就提高了。
升降單元3在舉升方向上支撐著透鏡單元4。在透鏡單元4開始對透鏡1進(jìn)行加工之后，加工深度(加工量)取決于升降單元3在Z軸方向上的位置。
如圖3所示，由升降單元3驅(qū)動而在Z軸方向上移動的透鏡單元4是被底座20上垂直(在Z軸方向上)矗立的兩立柱401、402引導(dǎo)的，從而透鏡單元可自由地移動，透鏡單元4的主要的組成部件包括透鏡夾持軸41、馬達(dá)45以及用于對透鏡進(jìn)行裝卡的馬達(dá)46，透鏡夾持軸41被分割成兩個部分，馬達(dá)45用于對透鏡夾持軸41進(jìn)行驅(qū)動，從而使透鏡轉(zhuǎn)動，而裝卡的馬達(dá)46則可改變透鏡夾持軸41對透鏡1的夾緊力。
如圖4所示，夾持著透鏡1、并使其轉(zhuǎn)動的透鏡夾持軸41被設(shè)置在這樣的位置上其位于主回轉(zhuǎn)刀具50的正上方。連接透鏡夾持軸41與主軸51軸線的連線處于垂直方向上。
如圖3和圖6所示，在透鏡單元4的構(gòu)架40上設(shè)置了兩支臂410、411，它們突伸向裝置的前方(即突伸向圖3中的下側(cè))，構(gòu)架40和支臂410、411構(gòu)成了一個具有三邊的矩形，該矩形的一邊是開口的。支臂410、411支撐著透鏡夾持軸41。
在圖3和圖6中，透鏡夾持軸41被從中央分成了兩個部分即被支臂410支撐著的軸41R和被支臂411支撐著的軸41L。被支臂411支撐著的軸41L位于圖6中的左側(cè)，其中的支撐方式使得軸41L可自由轉(zhuǎn)動。軸41R位于圖6中的右側(cè)，支臂410對其的支撐方式使得軸41R可自由轉(zhuǎn)動，并可在軸向方向(即X軸方向)上移動。
用于對透鏡進(jìn)行驅(qū)動的馬達(dá)45通過齒牙皮帶47、48和49使軸41L和41R轉(zhuǎn)動。齒牙皮帶47和48通過一轉(zhuǎn)軸430而相互連接起來，從而使兩軸41L和41R的轉(zhuǎn)角保持同步。
為此目的，在軸41L上固定一個與齒牙皮帶47相嚙合的齒輪432，在軸41R上固定一個與齒牙皮帶48相嚙合的齒輪431。為了使軸41R能在X軸方向上相對于支臂410移動，利用一個設(shè)置在軸41R與齒輪431內(nèi)周面之間的鍵433來約束軸41R在轉(zhuǎn)動方向上的自由度，在另一方面，軸41R可在X軸方向上作相對移動。
在圖6中，在軸41R的端部(位于圖中的右側(cè))上設(shè)置了一套裝卡機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由用于對透鏡執(zhí)行裝卡的馬達(dá)46驅(qū)動。
如圖7所示，在裝卡機(jī)構(gòu)中，在一個與齒牙皮帶440相嚙合的齒輪441的內(nèi)周面上制有一外螺紋442，外螺紋442與制在一驅(qū)動元件461上的內(nèi)螺紋部分443相嚙合，其中的驅(qū)動元件461在軸向上可與軸41R相接觸。
軸41R的轉(zhuǎn)動位置是由與齒牙皮帶48相連接、用來驅(qū)動透鏡的馬達(dá)45決定的。至于軸41R的軸向位置，如下文所描述的那樣，齒輪441被透鏡裝卡馬達(dá)46驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動元件461上與外螺紋442相嚙合的內(nèi)螺紋部分443就會在軸向上移動。由于存在這樣的位移，軸41R就會在X軸方向上受到驅(qū)動元件461的頂壓，從而使軸41R的端部與透鏡1接觸。利用透鏡裝卡馬達(dá)46，就可以將軸41R和41L對透鏡的夾緊力(夾持壓力)調(diào)定在理想的數(shù)值上。在當(dāng)前的實施例中，是利用透鏡裝卡馬達(dá)46的電流值來調(diào)節(jié)透鏡1的夾持壓力的。
在圖7中，在透鏡夾持軸41左半軸41L的末梢部上固定安裝著透鏡夾具的一個安裝器141。一透鏡夾具16連接在該安裝器上，在透鏡夾具上事先固定了透鏡1。透鏡夾具16可被自由地連接到安裝器上或從安裝器上拆下。
在另一方面，與軸41L設(shè)置在同一軸線上的軸41R則在X軸方向上移動，從而將透鏡夾在末梢部。換言之，軸41R由于受到裝卡馬達(dá)46的驅(qū)動而向透鏡移動，并用設(shè)置在其末梢部的一個頂壓器142對透鏡1施壓。透鏡1被壓向透鏡夾持軸41L，并被夾在兩軸之間。透鏡加壓器142是由橡膠等具有彈性的樹脂材料制成的。
透鏡夾具16的一個端面被制成凹面的形狀，透鏡1的凸面1a通過一層雙面粘墊161同軸地粘接到夾具的凹面上，透鏡加壓器142對透鏡1的凹面1b施壓。透鏡加壓器142被連接到軸41R的末梢端上，軸以這樣的方式夾持著透鏡使得透鏡加壓器可在任何所需的方向上擺動，且能精確均衡地頂壓著透鏡1的凹面1b，而不會出現(xiàn)局部壓力集中的現(xiàn)象。
如圖7所示，從這樣的狀態(tài)開始執(zhí)行加工其上固定著透鏡1的透鏡夾具16被連接到軸41L上，透鏡1被透鏡加壓器142以這樣的方式夾持著透鏡裝卡馬達(dá)46在預(yù)定的方向上驅(qū)動(正向轉(zhuǎn)動)；由于該運動，齒輪441在正向方向上轉(zhuǎn)動；由于齒輪441內(nèi)周面上的外螺紋442與軸41R的內(nèi)螺紋部分443產(chǎn)生了相對轉(zhuǎn)動，所以軸41R會移動向圖9中的左側(cè)。在帶有內(nèi)螺紋443的驅(qū)動元件461中，從一設(shè)置在端部的板件337延伸出一傳感器推桿435，其與軸41R平行，推桿突伸向軸41L一側(cè)，由于傳感器推桿435在轉(zhuǎn)動方向上受到支臂410的約束，從而推桿435可阻止內(nèi)螺紋443發(fā)生轉(zhuǎn)動，這樣，驅(qū)動元件461就只是在軸向上移動。
通過由驅(qū)動元件461頂推著軸41R，就可使軸41R在移向左側(cè)的方向上移動，這樣，軸41R就只是在X軸方向上移動，從而將透鏡加壓器142頂向透鏡1的凹面1b。
如果透鏡裝卡馬達(dá)46進(jìn)一步地轉(zhuǎn)動，則對透鏡1的擠壓力就增大，此時，透鏡裝卡馬達(dá)46的電流消耗也增大。通過對電流進(jìn)行檢測，就能將透鏡1的夾持壓力設(shè)定在理想的數(shù)值上。
在另一方面，當(dāng)加工完成時，裝卡馬達(dá)46就在反方向上轉(zhuǎn)動，從而使軸41R移向圖6中的右側(cè)。如圖7所示，透鏡加壓器142與透鏡1分離，從而在透鏡1與透鏡加壓器142之間就出現(xiàn)了一個預(yù)定的間隙。將軸41R移動到一待機(jī)位置上，在該位置上，透鏡1能與透鏡夾具16連接到一起或相互拆開。當(dāng)驅(qū)動元件461在圖中向右的方向上移動時，通過在一小直徑軸部470上設(shè)置扣環(huán)(圖中未示出)等元件，軸部470就受到驅(qū)動元件461的牽拉，從而向右移動，其中的軸部470從軸41R的末梢部突伸向圖中的右側(cè)。
由于透鏡夾持軸41的軸41R會在X軸方向上移動，所以必須要測出軸41R的位置。當(dāng)軸41R向透鏡1移動時，利用一個圖中未示出的傳感器，可檢測到透鏡夾持軸41與透鏡1的接觸，并通過監(jiān)控透鏡裝卡馬達(dá)46的電流值，來測得對透鏡1的夾持壓力。當(dāng)軸41R向左移動向圖7所示的待機(jī)位置時，利用設(shè)置在透鏡單元4支臂410上的一個限位開關(guān)435，就可以檢測出該預(yù)定的待機(jī)位置。
在圖7中，限位開關(guān)435在支臂410上的安裝位置是在支撐著齒輪441的位置處。
軸41R是透鏡夾持軸41上用于對透鏡加壓的部分，在其右端部上通過一板件437安裝著一傳感器推桿435，推桿435與軸41R平行，并突伸向軸41L一側(cè)。在傳感器推桿435的端部上，制有一檢測部分437a，在所述的預(yù)定待機(jī)位置上，檢測部分437a可與限位開關(guān)435相接觸。
當(dāng)軸41R移向圖中的右側(cè)時，固定到軸41R上的傳感器推桿435也向右側(cè)移動。如圖7所示，當(dāng)檢測部分437a與限位開關(guān)435相接觸時，此時的位置即為軸41R的待機(jī)位置，限位開關(guān)435的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镺N。
然后，為了能根據(jù)透鏡1的轉(zhuǎn)角確定出加工量，使軸41L穿過支臂411，并在軸41L從支臂411突出的端部上固定一狹縫板143。通過利用固定在支臂411上的一光傳感器145(即透鏡位置傳感器)對狹縫板143的轉(zhuǎn)動位置進(jìn)行檢測，就可以檢測出被透鏡夾持軸41L夾持著的透鏡1的位置(轉(zhuǎn)角)。
在具有上述構(gòu)造的透鏡單元4中，在透鏡1被固定到透鏡夾具的安裝器141上之后，啟動裝卡馬達(dá)46，并使透鏡夾持軸41R向圖7中的左側(cè)移動。通過由透鏡加壓器142對透鏡1施壓，就可以將透鏡1固定。
如圖3所示，主回轉(zhuǎn)刀具50被固定到基板15上，因而不能移動。通過升降單元3在Z軸方向上的移動，由透鏡單元4支撐著的透鏡1可在垂直方向上相對于主回轉(zhuǎn)刀具50移動，從而達(dá)到理想的加工深度。
通過改變透鏡驅(qū)動馬達(dá)45的轉(zhuǎn)角，可改變透鏡1上的加工部位，這樣就可以將透鏡的周邊部分加工到理想的深度上。
通過使底座20在X軸方向上移動，就可以改變透鏡1與主回轉(zhuǎn)刀具50之間的接觸位置，由此來變換加工刀具。
透鏡加工設(shè)備10是由上述的各種機(jī)構(gòu)(單元)以及一控制單元9組成的，控制單元表示在圖8中，其用于對機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制。
在圖8中，控制單元9的主要組成部件包括微處理器(CPU)90、一用于進(jìn)行存儲的裝置91(存儲器、硬盤等)以及一與馬達(dá)和傳感器相連的I/O控制部分92(I/O接口)?？刂茊卧?讀取鏡框的形狀數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是由設(shè)置在外部的一個用于對鏡框形狀進(jìn)行測量的裝置900發(fā)送來的?？刂茊卧?還從各個傳感器讀取數(shù)據(jù)，并驅(qū)動各個馬達(dá)，從而可根據(jù)通過操作部分13設(shè)定的透鏡1特性參數(shù)(例如材質(zhì)、硬度等)執(zhí)行預(yù)定的加工。至于對鏡框形狀進(jìn)行測量的裝置，可采用例如公開在特開平6(1994)—47656號日本專利申請公開文件中的裝置。
控制單元9包括一伺服控制部分93，其通過對基座單元2中的X軸馬達(dá)25以及升降單元3中的Z軸馬達(dá)42進(jìn)行驅(qū)動，能確定透鏡單元4在X軸以及Z軸方向上的位置。
用于驅(qū)動主轉(zhuǎn)動單元50的馬達(dá)55通過一驅(qū)動部分901與I/O控制部分92相連接，驅(qū)動部分901按照微處理器90的指令對轉(zhuǎn)動狀況或轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
透鏡裝卡馬達(dá)46通過一驅(qū)動部分911與I/O控制部分92相連接，馬達(dá)46通過改變透鏡夾持軸41中軸41R的長度，來控制施加在透鏡1上的夾持壓力，驅(qū)動部分911按照驅(qū)動電流的大小來控制夾持壓力。
用于驅(qū)動透鏡的馬達(dá)45通過一驅(qū)動部分912與I/O控制部分92相連，驅(qū)動部分912對透鏡夾持軸41(透鏡1)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。微處理器90基于從鏡框形狀數(shù)據(jù)測量裝置900獲得的鏡框形狀數(shù)據(jù)，指示控制透鏡1的加工位置，并通過用于檢測透鏡位置的傳感器145，確定出透鏡1的轉(zhuǎn)角位置，并驅(qū)使Z軸馬達(dá)42轉(zhuǎn)動，從而使所達(dá)到的加工深度能隨基于鏡框形狀數(shù)據(jù)得出的轉(zhuǎn)角進(jìn)行變化。
當(dāng)達(dá)到預(yù)定加工深度時，用于檢測加工是否完成的傳感器320的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镺N，微處理器90據(jù)此判斷出與透鏡當(dāng)前轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的加工已經(jīng)完成，下文將對傳感器320進(jìn)行描述。
操作部分13設(shè)置在透鏡加工設(shè)備10機(jī)罩的前面，其與I/O控制部分92相連，并將操作人員的指令(透鏡1的材質(zhì)、執(zhí)行或不執(zhí)行削面加工或開槽加工)輸送給微處理器90。微處理器90通過驅(qū)動部分921將對指令的響應(yīng)信號以及有關(guān)加工的信息內(nèi)容輸出到顯示部分12上。
利用控制部分9，就可以從鏡框的形狀數(shù)據(jù)分別算出執(zhí)行修平研磨和削面研磨所需要的修平研磨數(shù)據(jù)和削面研磨數(shù)據(jù)。另外，通過基于透鏡1整個外周部分的位置(透鏡凸面1a一側(cè)與凹面一側(cè)1b的頂點坐標(biāo))執(zhí)行計算就可以得出開槽和倒角所需的數(shù)據(jù)，其中，外周部分的位置數(shù)據(jù)是由測量單元6根據(jù)鏡框的形狀數(shù)據(jù)測得的。
在加工過程中，伺服控制部分93按照與透鏡1(透鏡夾持軸41)轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的加工數(shù)據(jù)驅(qū)動X軸馬達(dá)和Z軸馬達(dá)，從而使透鏡1相對于回轉(zhuǎn)刀具移動，其中，透鏡轉(zhuǎn)角是由用于檢測透鏡位置的傳感器145測得的。按照這樣的方式來進(jìn)行加工。
下面將對該透鏡加工設(shè)備10的工作過程進(jìn)行描述。
將透鏡1放置到透鏡夾持軸41中。從設(shè)置在外部的鏡框形狀測量裝置，讀取鏡框的形狀數(shù)據(jù)，有關(guān)加工條件(透鏡1的材質(zhì)以及是否執(zhí)行削面加工或開槽加工)的指令被從操作部分13輸入，然后再從操作部分13輸入啟動加工過程的指令。而后就開始執(zhí)行加工程序。
在指示了開始執(zhí)行加工之后，通過使透鏡裝卡馬達(dá)46轉(zhuǎn)動，就可將透鏡夾持軸41的加壓軸41R移動到圖6所示的透鏡夾持位置上，并根據(jù)透鏡材質(zhì)設(shè)定夾持壓力。
為了對透鏡1進(jìn)行加工，主回轉(zhuǎn)刀具50由馬達(dá)55驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。通過根據(jù)加工量(切削量)來驅(qū)動升降單元3，就可以降低透鏡單元4，其中的加工量是根據(jù)透鏡1的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)(光傳感器145的輸出數(shù)據(jù))以及鏡框的形狀數(shù)據(jù)而得出的。底座單元2沿X軸方向移動到這樣的位置上透鏡1的外周部分與主回轉(zhuǎn)刀具50的修平研磨粗砂輪50a相對。加工深度是由升降單元3設(shè)定的，當(dāng)透鏡被透鏡驅(qū)動馬達(dá)45轉(zhuǎn)動時，就開始執(zhí)行粗研磨以達(dá)到一定加工深度，對于透鏡夾持軸41的每一轉(zhuǎn)角，都計算一次加工深度。
如果上述透鏡單元4中用于判斷加工是否完成的傳感器320對于整個外周面都給出了ON的檢測信號，則就可斷定研磨加工已經(jīng)結(jié)束。
當(dāng)粗加工完成后，將透鏡單元4臨時升高?；鶈卧?在X軸方向上移動到一個位置處，在該位置上，透鏡1與主回轉(zhuǎn)刀具50中用于執(zhí)行修平研磨的精加工砂輪50b相正對，然后以與粗研磨執(zhí)行方式相同的方式進(jìn)行研磨。如果上方透鏡單元4中用于判斷加工是否完成的傳感器320對于整個外周面都給出了ON的檢測信號，則就可斷定對透鏡1全部外周部分的研磨加工已經(jīng)完成。
而后，利用精加工單元7執(zhí)行開槽加工和倒角加工。
如上所述，可在垂直方向上移動的透鏡單元4被升降單元3升高或降低，升降單元3在垂直方向上可與透鏡單元4接觸或與其分離。升降單元3從使透鏡1與主回轉(zhuǎn)刀具50相接觸的位置進(jìn)一步地下降到垂直方向上的一個位置處，該位置對應(yīng)于預(yù)定的加工深度，在此過程中，透鏡1在垂直壓力的作用下受到研磨，該垂直壓力主要是由透鏡單元4的重量形成的。
如圖4和圖5所示，為了對加工完成時的位置進(jìn)行檢測，在透鏡單元4上固定安裝了用于檢測加工是否完成的傳感器320，該傳感器320具有一傳感器臂300。傳感器臂300的形狀為L型，并以這樣的方式支撐在透鏡單元4上使得傳感器臂300可自由擺動。傳感器臂300的一個端部可與升降單元3的定位元件34接觸或分離，基于傳感器臂300另一端的擺動位置，就可以判斷透鏡單元4是否達(dá)到了預(yù)定的加工深度。
由于從擺動軸420到加工完成檢測傳感器320的檢測位置之間的距離被設(shè)定為大于從擺動軸420到定位元件34與傳感器臂接觸位置之間的距離，所以支臂301在Z軸方向上的位移將被放大，支臂302下端部分的擺動幅度將是一個放大后的數(shù)值，其中，支臂301的Z向位移表達(dá)了透鏡單元4與定位元件34之間在Z軸方向上的垂直位移。因而，就可以高精度地檢測加工完成的位置，從而能提高對透鏡1進(jìn)行加工時的精度。
在上述的實施例中，傳感器臂300具有倒L型的形狀。由于透鏡加工裝置的各個機(jī)構(gòu)是按照垂直方向布置的，所以，倒L型的形狀可避免增大內(nèi)側(cè)方向上(即Y軸方向上)的尺寸。當(dāng)各機(jī)械機(jī)構(gòu)是水平布置時，傳感器臂的形狀自然就會是直臂形狀?？筛鶕?jù)結(jié)構(gòu)的布置方式，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定傳感器支臂301與支臂302之間的夾角。
在上述實施例中，傳感器臂300安裝在透鏡單元4上。作為備選方案，傳感器臂也可以安裝在升降單元3上。
在上述實施例中，本發(fā)明應(yīng)用在這樣的裝置中對透鏡1的加工是通過使透鏡夾持軸41在垂直方向上移動來進(jìn)行的。但本發(fā)明也適用于這樣的裝置其具有一支臂，該支臂對透鏡夾持臂的支撐方式使得透鏡夾持臂可如常規(guī)設(shè)計那樣進(jìn)行擺動。例如，當(dāng)按照某一方式來設(shè)定一支臂與一用于判斷支臂角度的定位元件時，應(yīng)使得支臂和定位元件可相互接觸或相互分離，且支臂與定位元件間相對位移被一傳感器臂放大后被檢測出，基于被傳感器臂放大的相對位移值，可檢測出支臂與定位元件之間的接觸位置，從而能達(dá)到與上述實施例相同的技術(shù)效果。本發(fā)明可按照相同的方式應(yīng)用在透鏡夾持軸水平移動的裝置中。
在上述實施例中，用于檢測加工是否完成的傳感器320被設(shè)置在透鏡單元4中，透鏡單元4對傳感器臂的支撐方式使得傳感器臂可進(jìn)行擺動。由于在加工完成時，透鏡單元4能與定位元件34相接觸，所以用于檢測加工是否完成的傳感器320也可被設(shè)置在定位元件34上。
上述的實施例只是作為幾個示例，可以理解本發(fā)明并不僅限于這些實施例。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不取決于上述對實施例的描述，而是由權(quán)利要求書限定的。本發(fā)明涵蓋權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何變型形式和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種用于對透鏡進(jìn)行加工的設(shè)備，其能按照鏡框的形狀數(shù)據(jù)對眼鏡片的外周部分進(jìn)行加工，該設(shè)備包括一用于支撐透鏡的裝置，其可向一刀具自由地移動，該裝置包括一夾持軸，其以這樣的方式支撐著透鏡—使得透鏡可自由轉(zhuǎn)動，并包括一角度檢測裝置，其可檢測夾持軸的轉(zhuǎn)角；一用于進(jìn)行定位的裝置，其可與透鏡支撐裝置接觸和分離，并對透鏡支撐裝置朝向刀具的移動進(jìn)行約束，將其限定在一個與透鏡加工量相對應(yīng)的位置上，其中的透鏡加工量是基于所述轉(zhuǎn)角以及在該轉(zhuǎn)角上的鏡框形狀數(shù)據(jù)而得出的；一用于放大相對位移的裝置，其可將透鏡支撐裝置與定位裝置之間的相對位移放大；以及一檢測裝置，當(dāng)透鏡支撐裝置與定位裝置接觸時，該檢測裝置利用放大后的位移檢測出在當(dāng)前轉(zhuǎn)角時所要執(zhí)行的加工業(yè)已完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于刀具所在位置在透鏡支撐裝置的正下方，用于支撐透鏡的裝置可在垂直方向上自由移動，定位裝置在垂直方向上約束透鏡支撐裝置的向下移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于用于放大相對位移的裝置包括一擺動元件，其選擇透鏡支撐裝置和定位裝置中之一裝置相接觸，該擺動元件由一擺動軸支撐著，擺動軸設(shè)置在透鏡支撐裝置和定位裝置中的另一裝置上，且擺動軸與一位置之間的距離被設(shè)定為小于擺動軸與擺動元件一自由端之間的距離，所述位置是指擺動元件與從透鏡支撐裝置和定位裝置中選出的所述裝置的接觸位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述檢測裝置可檢測到擺動元件自由端的通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于擺動元件由擺動軸支撐著，擺動軸設(shè)置在透鏡支撐裝置上，由于擺動元件的端部與定位裝置接觸，擺動元件可繞擺動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)擺動元件的自由端經(jīng)過所述檢測裝置時，檢測裝置檢測出加工已經(jīng)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于擺動元件的形狀是這樣的其端部與定位裝置相接觸的一支臂與其自由端通過檢測裝置的另一支臂相對彎折成預(yù)定的結(jié)構(gòu)，且具有自由端的那一支臂向下延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于檢測裝置固定在透鏡支撐裝置上，其所在位置在擺動軸的下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于擺動元件的形狀為倒L型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透鏡加工設(shè)備，其可根據(jù)鏡框的形狀數(shù)據(jù)對透鏡進(jìn)行加工，并能高精度地檢測透鏡加工是否完成。該透鏡加工設(shè)備包括一透鏡單元4，其包括一夾持軸，該夾持軸對透鏡1的支撐方式使得透鏡1可自由轉(zhuǎn)動，并自由地將透鏡1向一刀具50移動；一定位元件34，其可與透鏡單元4接觸和分離，并對透鏡單元4向刀具的移動進(jìn)行約束，將其限定在一個與透鏡1加工量相對應(yīng)的位置上，加工量是基于鏡框的形狀數(shù)據(jù)而得出的；一傳感器臂300，其可將透鏡單元4與定位元件34之間的相對位移放大；以及一傳感器320，該傳感器利用放大后的位移來判斷透鏡單元4與定位元件34是否已接觸。
文檔編號B24B9/14GK1449888SQ03109520
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者和田豐治 申請人:保谷株式會社