專利名稱：透鏡加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)透鏡進(jìn)行加工的設(shè)備，其用于對(duì)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。
日本專利申請(qǐng)公開文本No.2001-18154中公開了此類用途加工設(shè)備的幾種實(shí)例，在這些設(shè)備中，在利用一回轉(zhuǎn)刀具(砂輪)對(duì)透鏡的外周部分執(zhí)行完修平研磨或削面(bevled)研磨加工之后，作為精加工處理，利用同軸安裝的倒角砂輪和開槽砂輪對(duì)透鏡的外周部分執(zhí)行倒角加工和開槽加工，其中，所述回轉(zhuǎn)刀具可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，其用于研磨透鏡的外周部分。
在日本專利申請(qǐng)公開文本No.2001-87922中，公開了一種使用單個(gè)球形立銑刀對(duì)透鏡的外周部分進(jìn)行倒角和開槽的設(shè)備。
但是，如

圖15所示，由于諸如上述設(shè)備等的常規(guī)設(shè)備都帶有一個(gè)用于對(duì)透鏡凸面進(jìn)行倒角的砂輪以及一個(gè)對(duì)透鏡凹面進(jìn)行倒角的砂輪，且這兩個(gè)砂輪與位于它們之間的開槽砂輪是制成一體的，所以會(huì)如圖中的A部分所示那樣，開槽砂輪有時(shí)會(huì)伸到兩倒角砂輪圓周面以外，從而與透鏡夾持軸接觸，進(jìn)而發(fā)生加工干涉現(xiàn)象。特別是在小直徑透鏡的情況下，采用這種布置將會(huì)無法進(jìn)行倒角加工。在現(xiàn)有設(shè)備的該示例中，如果希望改變倒角角度，就需要通過改變倒角砂輪軸線的傾斜角來獲得所需的倒角角度。這種方法存在的問題是由于執(zhí)行倒角時(shí)，砂輪軸的傾斜角需要能按需變化，所以刀具的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)都將變得復(fù)雜，并加大了設(shè)備的尺寸。
在上述的后一個(gè)示例中，利用球形立銑刀的頂端進(jìn)行開槽，并使用同一球形立銑刀的側(cè)面執(zhí)行倒角。因?yàn)榍蛐瘟姷兜耐鈴饺Q于透鏡外周面上所制槽的寬度，所以，如果倒角區(qū)域很大(或者倒角的曲率很大)時(shí)，就必須在不同的工位上執(zhí)行多次加工，或者使刀具邊移動(dòng)邊進(jìn)行加工。因此，就出現(xiàn)了加工工時(shí)延長(zhǎng)的問題，且設(shè)備的控制也變得很難。
本發(fā)明提供了一種透鏡加工設(shè)備，其包括一個(gè)用于對(duì)眼鏡片的外周部分進(jìn)行倒角和開槽的精加工單元，該設(shè)備還包括一個(gè)支撐透鏡的夾持軸；一透鏡夾持單元，其可旋轉(zhuǎn)夾持軸，并按照鏡框形狀數(shù)據(jù)和夾持軸的轉(zhuǎn)角使透鏡向精加工單元移動(dòng)；以及一軸向定位裝置，其可將透鏡沿夾持軸的軸向移動(dòng)；其中精加工單元包括一用于倒角的回轉(zhuǎn)刀具和一用于開槽的回轉(zhuǎn)刀具，它們的設(shè)置位置沿夾持軸方向間隔一預(yù)定距離；倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具與同一驅(qū)動(dòng)裝置相連接，按照軸向定位裝置在軸向上的位移，可選用倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具二者中之一；根據(jù)軸向位移設(shè)定一預(yù)定加工位置或一預(yù)定加工量；使用倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具依次對(duì)透鏡外周部分進(jìn)行精加工。
本發(fā)明還提供一種透鏡加工設(shè)備，其包括一個(gè)用于對(duì)眼鏡片的外周部分進(jìn)行倒角的倒角回轉(zhuǎn)刀具，設(shè)備還包括一個(gè)支撐透鏡的夾持軸；一透鏡夾持單元，其可旋轉(zhuǎn)夾持軸，并按照鏡框形狀數(shù)據(jù)和夾持軸的轉(zhuǎn)角使透鏡向精加工單元移動(dòng)；以及一軸向定位裝置，其可將透鏡沿夾持軸的軸向移動(dòng)；其中倒角回轉(zhuǎn)刀具是由一半球形的回轉(zhuǎn)刀具構(gòu)成的；根據(jù)軸向定位裝置在軸向上的位移以及透鏡夾持單元的位移來確定倒角角度或倒角加工量；可根據(jù)半球形回轉(zhuǎn)刀具與透鏡外周部分之間的相對(duì)位置來改變倒角角度或倒角量。
在本發(fā)明中，通過使透鏡夾持單元裝置在夾持軸的軸向上移動(dòng)，就可選用倒角回轉(zhuǎn)刀具或開槽回轉(zhuǎn)刀具，并基于鏡框形狀數(shù)據(jù)，使透鏡夾持單元和軸向定位裝置移向所選用的回轉(zhuǎn)刀具。因而，可相互獨(dú)立地完成對(duì)透鏡外周部分的開槽或倒角。因?yàn)殚_槽回轉(zhuǎn)刀具和倒角回轉(zhuǎn)刀具是間隔一定距離單獨(dú)設(shè)置的，所以即使在透鏡直徑很小的情況下，也可避免在倒角過程中開槽回轉(zhuǎn)刀具與透鏡夾持軸發(fā)生干涉，從而可靠地完成倒角加工和開槽加工。
在本發(fā)明中，通過使用透鏡夾持單元和軸向定位裝置，可使半球形回轉(zhuǎn)刀具與透鏡在徑向和軸向上相對(duì)移動(dòng)，并采用單個(gè)回轉(zhuǎn)刀具就可以獲得所需的倒角角度和倒角量。因此，在加工不同形狀倒角的過程中，可節(jié)省加工時(shí)間。
圖11是透鏡凸面倒角的截面圖；圖12是透鏡凹面倒角的截面圖；圖13是半球形回轉(zhuǎn)刀具和透鏡相對(duì)位置的示意圖，其中(A)是回轉(zhuǎn)刀具的坐標(biāo)和透鏡的位置，(B)是透鏡與倒角部分1e之間的關(guān)系。
圖14是控制部分的框圖；以及圖15是現(xiàn)有技術(shù)中透鏡夾持軸和精加工砂輪之間關(guān)系的側(cè)視圖。
圖中的標(biāo)號(hào)定義如下1透鏡2基座單元3升降單元4透鏡單元5回轉(zhuǎn)刀具6測(cè)量單元7精加工單元8加工壓力控制單元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定位部件41透鏡夾持軸70回轉(zhuǎn)刀具(用于倒角)71回轉(zhuǎn)刀具(用于開槽)72精加工電機(jī)73基座圖1表示的是透鏡加工設(shè)備10的透視圖。圖2和3是設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖。
在圖1中，透鏡加工設(shè)備10被罩在一個(gè)機(jī)罩11中，該機(jī)罩的形狀呈現(xiàn)為矩形的平行六面體，在設(shè)備10前面上的右側(cè)，設(shè)置了一個(gè)操作部分13，用于選擇或輸入對(duì)透鏡進(jìn)行加工的參數(shù)條件，并設(shè)置了一個(gè)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(gè)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(duì)裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述之后，下文將對(duì)設(shè)備中的組成元件以及各個(gè)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(dòng)，其中的主軸上帶有一主回轉(zhuǎn)刀具50?；鶈卧?支撐著一個(gè)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(dòng)。
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(dòng)的方式設(shè)置了一透鏡夾持軸41，該夾持軸被分割成兩個(gè)部分，并能將透鏡1的中央部位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)50的垂線上，回轉(zhuǎn)刀具50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。透鏡1被保持在一平面內(nèi)，該平面垂直于透鏡夾持軸41的軸線。
在透鏡夾持軸41的垂線上，固定安裝了一測(cè)量單元6，其包括一對(duì)靠模指60、61，它們分別用于測(cè)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(dòng)。為了在透鏡1被加工完成后對(duì)透鏡1的位置進(jìn)行測(cè)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(gè)面相接觸，而在透鏡夾持軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(duì)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(dòng)之后，將透鏡單元4降低，在透鏡夾持軸41轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，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(duì)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(duì)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(dòng)，就可以改變透鏡1與主旋轉(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(gè)可在Y軸方向(在裝置的內(nèi)部方向)上移動(dòng)的精加工單元7，精加工單元7(用于精加工的裝置)包括一個(gè)倒角回轉(zhuǎn)工具70和開槽回轉(zhuǎn)工具71。當(dāng)精加工單元處于進(jìn)給位置上時(shí)，一個(gè)用于進(jìn)行倒角的回轉(zhuǎn)刀具70和一個(gè)用于開槽的回轉(zhuǎn)刀具71就移動(dòng)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(dòng)，就可以在回轉(zhuǎn)刀具70與71之間作出選擇，并設(shè)定加工位置。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(duì)各個(gè)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(dòng)主軸51的電機(jī)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割刀具)。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(dòng)，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(gè)用于對(duì)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)由一電機(jī)55通過皮帶57和皮帶輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
如圖2所示，在用于對(duì)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。也可以用切割刀具作為回轉(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(gè)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(dòng)透鏡單元4在X軸方向上移動(dòng)。
如圖3所示，基座單元2的主要部件包括一底座20和一伺服電機(jī)25(在下文中，該電機(jī)被稱為X軸電機(jī))，底座可在X軸方向上移動(dòng)，伺服電機(jī)通過在X軸方向上驅(qū)動(dòng)底座20來對(duì)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(dòng)。因而，底座20能在X軸方向上自由地移動(dòng)。
在圖3中，在底座20下方的位置處布置有一內(nèi)螺桿23，其位于兩導(dǎo)軌部件21、22之間，該內(nèi)螺桿23的安裝方式使得其可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在底座20的下表面上固定有一個(gè)外螺帽24，其與內(nèi)螺桿23相接合，通過使螺桿23轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以驅(qū)動(dòng)底座20在X軸方向上移動(dòng)。
內(nèi)螺桿23的一端通過一齒輪和一齒牙皮帶26與X軸電機(jī)25相連接，從而使底座20在X軸方向上的位置取決于X軸電機(jī)25的轉(zhuǎn)角情況。
如圖3所示，在底座20上豎立著四根立柱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(dòng)。
如圖3和圖4所示，利用在Z軸方向上移動(dòng)的升降單元3，可在垂直方向上驅(qū)動(dòng)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的主要部件包括一螺桿31，其由底座20上一位于立柱401、402之間的支軸支撐著，螺桿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)周面部分與螺桿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；以及一伺服電機(jī)33(下文中，將該電機(jī)稱為Z軸電機(jī))，其通過齒牙皮帶32和齒輪與螺桿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軸電機(jī)33工作，就可以使螺桿31轉(zhuǎn)動(dòng)，由于定位元件34上帶有與螺桿31相嚙合的一個(gè)外螺帽35，所以可使得定位元件34在Z軸方向上受驅(qū)移動(dòng)。由于外螺帽35在圓周方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，下文將對(duì)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(gè)孔部40A的內(nèi)表面相接觸使得定位元件34可在垂直方向上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。
在孔部40A的上端部，設(shè)置了一個(gè)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外螺桿35的側(cè)邊，設(shè)置了一個(gè)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(tái)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(dòng)運(yùn)動(dòng)被相互約束住，從而可防止外螺帽35隨螺桿31的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)。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(dòng)。這樣，利用螺桿31的轉(zhuǎn)動(dòng)就可以使外螺帽35升高或降低，由于外螺帽的升降運(yùn)動(dòng)，定位元件34就在Z軸方向上移動(dòng)。
如圖5所示，當(dāng)止擋36不與頂板部分400接觸時(shí)，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(shí)，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40，一在透鏡單元上(在垂直方向)的用于檢測(cè)加工是否完成的傳感器臂300(即用于放大相對(duì)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(gè)整體成型臂，其形狀呈現(xiàn)為倒L型，其是由一臂301和一臂302組成的，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，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))。臂301、302被設(shè)置成相互近似垂直。
臂302的垂直長(zhǎng)度被設(shè)定為大于臂301的水平長(zhǎng)度。
傳感器臂300中部的折角部分303具有倒L型的形狀，其由一軸420支撐著，軸420設(shè)置在透鏡單元4的頂板部分400上，其中的設(shè)置方式使得彎折部分303可繞軸420自由地?cái)[轉(zhuǎn)，因而，傳感器臂可繞X軸擺動(dòng)。
在沿Z軸方向延伸的臂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(shí)針方向)頂推著沿Y軸方向延伸的臂301。
由于臂301在Y軸方向上插入到橫貫孔部40A的開孔部分421中，所以要在臂301上制出一個(gè)洞穿部分，螺桿31從該洞穿部分中穿過，且臂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(shí)針方向上受到彈簧310的頂壓，所以臂301的末梢端301A會(huì)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向上頂推著臂301。在此條件下，傳感器臂300會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使在Z軸方向上延伸的臂302位于預(yù)定的位置上(例如處于圖5所示的垂向位置上)。
在構(gòu)架40上設(shè)置了一個(gè)支架422，其沿傳感器臂300(臂302)的下部突伸。支架422面朝向繞X軸擺轉(zhuǎn)的臂302的下端，在支架422的預(yù)定部位上設(shè)置了一個(gè)用于檢測(cè)加工是否完成的傳感器320，該傳感器的設(shè)置位置近似于軸420的正下方，其可對(duì)繞X軸擺轉(zhuǎn)的臂302的自由端部分進(jìn)行檢測(cè)。所述的自由端部分是指?jìng)鞲衅鞅?00上由傳感器進(jìn)行檢測(cè)從而判斷加工是否完成的那一端部，在當(dāng)前的實(shí)施例中，該自由端為臂302的端部。
用于檢測(cè)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(shí)的垂直位置)從而用于檢測(cè)加工是否完成的光阻斷傳感器的光線被遮斷時(shí)，傳感器的輸出狀態(tài)變?yōu)镺N，據(jù)此檢測(cè)出加工已經(jīng)完成。
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(duì)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。當(dāng)達(dá)到預(yù)定加工深度后，用于檢測(cè)加工是否完成的傳感器320的輸出狀態(tài)變換為ON。以這樣方式，在透鏡1每個(gè)轉(zhuǎn)角上都檢測(cè)加工的進(jìn)程，如果在透鏡1的整個(gè)外周面上用于檢測(cè)加工是否完成的傳感器的輸出都為ON，則就判斷出對(duì)透鏡1整個(gè)外周面的加工都已完成。
如圖3所示，由升降單元3驅(qū)動(dòng)而在Z軸方向上移動(dòng)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(dòng)，透鏡單元4主要的組成部件包括透鏡夾持軸41、電機(jī)45、以及用于對(duì)透鏡進(jìn)行裝卡的電機(jī)46，透鏡夾持軸41被分割成兩個(gè)部分，電機(jī)45用于對(duì)透鏡夾持軸41進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而驅(qū)使透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，而電機(jī)46則可改變透鏡夾持軸對(duì)透鏡1的夾緊力。
如圖4所示，夾持著透鏡1并使其轉(zhuǎn)動(dòng)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和臂410、411構(gòu)成了一個(gè)具有三邊的矩形，該矩形的一邊是開口的。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被從中間分成了兩個(gè)部分即被臂410支撐著的軸41R和被臂411支撐著的軸41L。被臂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(dòng)。軸41R位于圖6中的右側(cè)，臂410對(duì)其的支撐方式使得軸41R可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在軸向方向(即X軸方向)上移動(dòng)。
用于對(duì)透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)45通過齒牙皮帶47、48、49使軸41L和41R轉(zhuǎn)動(dòng)。齒牙皮帶47、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(gè)與齒牙皮帶47相嚙合的齒輪432，在軸41R上固定一個(gè)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(duì)于臂410移動(dòng)，利用一個(gè)設(shè)置在軸41R與齒輪431內(nèi)周面之間的卡鍵433來約束軸41R在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的自由度，在另一方面，軸41R可在X軸方向上作相對(duì)移動(dòng)。
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(duì)透鏡執(zhí)行裝卡的電機(jī)46驅(qū)動(dòng)。
如圖7所示，在裝卡機(jī)構(gòu)中，在一個(gè)與齒牙皮帶440相嚙合的齒輪441的內(nèi)周面上制有一外側(cè)螺紋442，外側(cè)螺紋442與制在一驅(qū)動(dòng)元件461上的內(nèi)側(cè)螺桿部分443相嚙合，其中的驅(qū)動(dòng)元件461在軸向上可與軸41R相接觸。
軸41R的轉(zhuǎn)動(dòng)位置是由與齒牙皮帶48相連接、用來驅(qū)動(dòng)透鏡的電機(jī)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被透鏡裝卡電機(jī)46驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)元件461上與外側(cè)螺紋442相嚙合的內(nèi)側(cè)螺桿部分443就會(huì)在軸向上移動(dòng)。由于存在這樣的位移，軸41R就會(huì)在X軸方向上受到驅(qū)動(dòng)元件461的頂壓，從而使軸41R的端部與透鏡1接觸。利用透鏡裝卡電機(jī)46，就可以將軸41R和41L對(duì)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(shí)施例中，是利用透鏡裝卡電機(jī)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(gè)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(dòng)，從而將透鏡夾在末梢部。換言之，軸41R由于受到裝卡電機(jī)46的驅(qū)動(dòng)而向透鏡移動(dòng)，并用設(shè)置在其末梢部的一個(gè)頂壓器142對(duì)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(gè)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(duì)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，軸以這樣的方式保持著透鏡使得透鏡加壓器可在任何所需的方向上擺動(dòng)，且能精確均衡地頂壓著透鏡1的凹面1b，而不會(huì)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電機(jī)46在預(yù)定的方向上驅(qū)動(dòng)(正向轉(zhuǎn)動(dòng))；由于該轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪441在正向方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；由于齒輪441內(nèi)周面上的外側(cè)螺紋442與軸41R的內(nèi)側(cè)螺桿部分443產(chǎn)生了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以軸41R會(huì)向圖9中的左側(cè)移動(dòng)。在帶有內(nèi)側(cè)螺桿443的驅(qū)動(dòng)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(dòng)方向上受到臂410的約束，從而推桿435可阻止內(nèi)側(cè)螺桿443發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，驅(qū)動(dòng)元件461就只是在軸向上移動(dòng)。
通過由驅(qū)動(dòng)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(dòng)，這樣，軸41R就只是在X軸方向上移動(dòng)，從而將透鏡加壓器142頂向透鏡1的凹面1b。
如果透鏡裝卡電機(jī)46進(jìn)一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，則對(duì)透鏡1的擠壓力就增大，此時(shí)，透鏡裝卡電機(jī)46的電流消耗也增大。通過對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)，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(shí)，裝卡電機(jī)46就在反方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)預(yù)定的間隙。將軸41R移動(dòng)到一待機(jī)位置上，在該位置上，透鏡1能與透鏡夾具16連接到一起或相互分開。當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件461在圖中向右的方向上移動(dòng)時(shí)，通過在一小徑軸段部分470上設(shè)置扣環(huán)(圖中未示出)等元件，軸段部分470就受到驅(qū)動(dòng)元件461的牽拉，從而向右移動(dòng)，其中的軸段部分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(huì)在X軸方向上移動(dòng)，所以必須要測(cè)出軸41R的位置。當(dāng)軸41R向透鏡1移動(dòng)時(shí)，利用一個(gè)圖中未示出的傳感器，可檢測(cè)到透鏡夾持軸41與透鏡1的接觸，并通過監(jiān)控透鏡裝卡電機(jī)46的電流值，來測(cè)得對(duì)透鏡1的夾持壓力。當(dāng)軸41R向右移動(dòng)向圖7所示的待機(jī)位置時(shí)，利用設(shè)置在透鏡單元4臂410上的一個(gè)限位開關(guān)435，就可以檢測(cè)出該預(yù)定的待機(jī)位置。
在圖7中，限位開關(guān)435在臂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(duì)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(cè)部分437a，在所述的預(yù)定待機(jī)位置上，檢測(cè)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(shí)，固定到軸41R上的傳感器推桿435也向右側(cè)移動(dòng)。如圖7所示，當(dāng)檢測(cè)部分437a與限位開關(guān)435相接觸時(shí)，此時(shí)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穿過臂411，并在軸41L從臂411突出的端部上固定一狹縫板143。通過利用固定在臂411上的一光傳感器145(即透鏡位置傳感器)對(duì)狹縫板143的轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)，就可以檢測(cè)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(dòng)裝卡電機(jī)46，并使透鏡夾持軸41R向圖7中的左側(cè)移動(dòng)。通過由透鏡加壓器142對(duì)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(dòng)。通過升降單元3在Z軸方向上的移動(dòng)，由透鏡單元4支撐著的透鏡1可在垂直方向上相對(duì)于主回轉(zhuǎn)刀具50移動(dòng)，從而達(dá)到理想的加工深度。
通過改變透鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)46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(dòng)，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。
在圖2中，一可沿Y軸方向(向裝置內(nèi)的方向)移動(dòng)的精加工單元7設(shè)置在透鏡夾持軸41的正上方(圖2的右側(cè))。
如圖2和8所示，精加工單元7包括一個(gè)能沿Y軸方向移動(dòng)的基座74、一個(gè)能對(duì)透鏡1進(jìn)行倒角的回轉(zhuǎn)刀具70、一用于在透鏡1的外周面上開槽的回轉(zhuǎn)刀具71、一個(gè)驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀具70和71的精加工電機(jī)72以及一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)精加工單元的電機(jī)73，電機(jī)73可驅(qū)動(dòng)基座74沿Y軸方向移動(dòng)。這些部件安裝在一構(gòu)架(未示出)上，該構(gòu)架豎直于基板15上。
回轉(zhuǎn)刀具70和71豎立在Z軸方向上，并設(shè)置在兩個(gè)彼此分開的位置上，這兩個(gè)位置沿著透鏡夾持軸41的X軸方向間隔預(yù)定的距離，每個(gè)回轉(zhuǎn)刀具都由基座74上的一根支軸支撐著。
在圖8中，在圖中未示出的構(gòu)架上固定了一對(duì)導(dǎo)軸701和702，它們所處的位置沿Y軸方向間隔了預(yù)定距離，導(dǎo)軸701和702是以相互平行的方式設(shè)置的。導(dǎo)軸701和702分別穿過止動(dòng)部件74a和74b上的通孔，止動(dòng)部件74a和74b位于基座74的左右兩側(cè)，基座74左右兩側(cè)的支撐方式使得基座74可沿著Y軸方向移動(dòng)。
在圖8右側(cè)，一絲杠75被一支軸支撐著，支軸與位于基板15構(gòu)架上的導(dǎo)軸701平行。絲杠75被精加工單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)73通過皮帶76驅(qū)動(dòng)。
對(duì)于被導(dǎo)軸701穿過的止動(dòng)部件74a，固定有一個(gè)與絲杠75嚙合的驅(qū)動(dòng)部件77，其內(nèi)表面上制有外側(cè)螺紋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部件77隨著絲杠75的旋轉(zhuǎn)而沿Y軸方向移動(dòng)時(shí)，基座74沿著Y軸方向被驅(qū)動(dòng)。
用于對(duì)透鏡1倒角的回轉(zhuǎn)刀具70是由一半徑為R的半球形砂輪(或切割器)構(gòu)成的。如圖8所示，用于倒角的回轉(zhuǎn)刀具70固定在沿垂直方向布置的桿軸703的下端。桿軸703由基座74上的軸承704所支撐。在桿軸703的上端固定了一個(gè)皮帶輪705。皮帶輪705通過皮帶706(傳動(dòng)裝置)連接到精加工電機(jī)72的皮帶輪720上，由此進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
用來在透鏡1上開槽的回轉(zhuǎn)刀具71是由一帶有尖端的立銑刀構(gòu)成的。如圖8所示，回轉(zhuǎn)刀具71固定在沿垂直方向布置的桿軸713的下端。桿軸713被基座74上的軸承714所支撐。在桿軸713的上端固定了一個(gè)皮帶輪715。皮帶輪715通過皮帶716(傳動(dòng)裝置)連接到精加工電機(jī)72的皮帶輪720上，由此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
這兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀具的設(shè)置方式應(yīng)使得從基座74到每個(gè)刀具頂端的Z軸方向距離被設(shè)定成相同值。作為備選方案，也可以這樣來設(shè)置這兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀具使得從基座74到開槽刀具71頂端的Z軸方向距離小于從基座74到倒角回轉(zhuǎn)刀具70頂端的距離，這就使得開槽刀具71在倒角過程中不會(huì)與透鏡夾持軸41或透鏡夾具的安裝器141發(fā)生干涉。換句話說，從主軸51到開槽回轉(zhuǎn)刀具71的頂端的距離可大于或等于從主軸51到倒角回轉(zhuǎn)刀具70頂端的距離。
由于兩條皮帶706、716都纏繞在精加工電機(jī)72的皮帶輪720上，所以皮帶706和716在Z軸方向上的位置要有一定的偏移。在圖8中，用來驅(qū)動(dòng)立銑刀的皮帶716的纏繞位置在皮帶輪720的上方。用來驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)刀具70的皮帶706纏繞在皮帶輪720的下方。兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀具70和71都由同一個(gè)電機(jī)72進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
在圖2和8中，精加工單元7處于未執(zhí)行加工的待機(jī)位置。這時(shí)，兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀具70和71在設(shè)備中的位置相對(duì)于透鏡1和靠模指60和61處于內(nèi)側(cè)位置(圖3中的右側(cè))。
如圖14所示，在執(zhí)行精加工(倒角或開槽)時(shí)，兩回轉(zhuǎn)刀具70和71受精加工單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)73驅(qū)動(dòng)，而移動(dòng)到透鏡夾持軸41正上方的位置上。
在此條件下，因?yàn)闇y(cè)量部件6處于待機(jī)位置，所以回轉(zhuǎn)刀具70和71可前進(jìn)到兩靠模指60和61之間的位置處。使回轉(zhuǎn)刀具70和71剛好位于透鏡夾持軸41的正上方的位置即為精加工單元7的前進(jìn)位置(加工位置)。
當(dāng)基座74到達(dá)圖9所示的前進(jìn)位置上時(shí)，就可以執(zhí)行精加工。例如，如需要進(jìn)行開槽，基座單元2根據(jù)透鏡夾持軸41的轉(zhuǎn)角以及由上述測(cè)量裝置測(cè)量的透鏡位置而在X軸方向上移動(dòng)，這樣，回轉(zhuǎn)刀具(端銑刀)71的軸線71c就面朝向透鏡的外圓部分1d上的預(yù)定位置。
如圖10(A)和10(B)所示，當(dāng)回轉(zhuǎn)刀具71被精加工電機(jī)72驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)、且透鏡1被透鏡電機(jī)45驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，透鏡單元4就隨著透鏡1的轉(zhuǎn)角而在Z軸方向上升降，基座單元2被沿著X軸方向驅(qū)動(dòng)。這樣，利用由立銑刀構(gòu)成的回轉(zhuǎn)刀具71就在透鏡外周面1d上形成具有所需深度的槽。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)刀具70是通過皮帶706連接到精加工電機(jī)上，所以回轉(zhuǎn)刀具70在不進(jìn)行加工時(shí)要空轉(zhuǎn)。
如果在開槽后緊接著進(jìn)行倒角，則在透鏡的外周面1d從回轉(zhuǎn)刀具頂端位置處向下移動(dòng)預(yù)定的距離之后，使基座單元2沿X軸方向移動(dòng)，從而透鏡單元4移動(dòng)到使透鏡外周面1d朝向半球形回轉(zhuǎn)刀具70的位置處。
在倒角過程中，如果是要對(duì)凸面1a進(jìn)行倒角，則基座單元2就沿X軸方向移動(dòng)，使得凸面1a和外周面部分1d位于回轉(zhuǎn)刀具側(cè)面70c正下方的預(yù)定位置上，其中的回轉(zhuǎn)刀具是半球形的。如圖11所示，可根據(jù)透鏡夾持軸4的轉(zhuǎn)角以及透鏡1外周部分的位置而抬升透鏡單元4，透鏡外周部分的位置是由上述測(cè)量部件6測(cè)量得到的，透鏡1的外周部分與半球形回轉(zhuǎn)刀具70的側(cè)面相接觸。如圖11所示，在對(duì)凸面1a進(jìn)行倒角的過程中，半球形回轉(zhuǎn)刀具70的軸線處于從透鏡外周面部分1d向凸面1a側(cè)面過渡的位置處。
當(dāng)透鏡夾持軸41被透鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)45驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)透鏡夾持軸41的轉(zhuǎn)角以及透鏡外周部分的位置，透鏡單元4會(huì)上升或下降，且基座單元2會(huì)沿著X軸方向移動(dòng)，外周部分的位置是隨轉(zhuǎn)角而變化的，且是由上述測(cè)量裝置6測(cè)得的，這樣，就可以對(duì)透鏡1凸面1a的周邊部分進(jìn)行倒角。
當(dāng)對(duì)透鏡1凹面1b周邊部分的倒角完成之后，透鏡的外周面1d從回轉(zhuǎn)刀具71頂端處向下移動(dòng)了一預(yù)定距離。然后，如圖12所示，基座單元2沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，這樣，透鏡單元4可移動(dòng)到能使回轉(zhuǎn)刀具70的軸線70c位于透鏡外周面部分1d右側(cè)(在圖中)的位置上，半球形的回轉(zhuǎn)刀具70的側(cè)面面對(duì)著透鏡的外周面部分1d。
按照透鏡夾持軸41的轉(zhuǎn)角以及被上述測(cè)量部件6所測(cè)得、與轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的周邊部分位置，來升高透鏡單元4。當(dāng)透鏡夾持軸被透鏡電機(jī)45驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，透鏡單元4上升或下降，并且基座單元2根據(jù)透鏡夾持軸41轉(zhuǎn)角以及透鏡周邊部分的位置而沿X軸方向移動(dòng)，周邊部分的位置是隨轉(zhuǎn)角而變化的，且是由上述測(cè)量裝置6測(cè)得的，這樣就可以對(duì)透鏡1凹面1b的周邊部分進(jìn)行倒角。
當(dāng)精加工完成的時(shí)候，基座74回到待機(jī)位置，精加工電機(jī)72停止，透鏡單元4移動(dòng)到預(yù)定位置，從而安裝透鏡或拆下透鏡。這樣，加工過程就完成了。
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14中，其用于對(duì)機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制。
在圖14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(chǔ)的裝置91(存儲(chǔ)器、硬盤等)以及一與電機(jī)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(gè)用于對(duì)鏡框形狀進(jìn)行測(cè)量的裝置900發(fā)送來的。控制單元9還從各個(gè)傳感器讀取數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)各個(gè)電機(jī)，從而可根據(jù)經(jīng)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(duì)鏡框形狀進(jìn)行測(cè)量的裝置，可采用例如公開在特開平6(1994)-47656號(hào)日本專利申請(qǐng)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(duì)基座單元2中的X軸電機(jī)25以及升降單元3中的Z軸電機(jī)42進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，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(dòng)主回轉(zhuǎn)單元50的電機(jī)55、以及用于驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)刀具70和71的精加工電機(jī)72分別通過一驅(qū)動(dòng)部分901和902與I/O控制部分92相連接，從而按照微處理器90的指令對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)狀況或轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
透鏡裝卡電機(jī)46通過一驅(qū)動(dòng)部分911與I/O控制部分92相連接，電機(jī)46通過改變透鏡夾持軸41中軸41R的長(zhǎng)度，來控制施加在透鏡1上的夾持壓力，驅(qū)動(dòng)部分911按照驅(qū)動(dòng)電流的大小來控制夾持壓力。
用于驅(qū)動(dòng)透鏡的電機(jī)45通過一驅(qū)動(dòng)部分912與I/O控制部分92相連，驅(qū)動(dòng)部分912對(duì)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(cè)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(cè)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軸電機(jī)42轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)，用于檢測(cè)加工是否完成的傳感器320的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镺N，且加工的實(shí)際位置被反饋給微處理器90，下文將對(duì)傳感器320進(jìn)行描述。
能沿Y軸方向驅(qū)動(dòng)精加工單元7的精加工單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)73通過一驅(qū)動(dòng)部分913連接到I/O控制部分92上，驅(qū)動(dòng)部分913執(zhí)行定位控制。
從與測(cè)量部件6中靠模指60、61相連接的線性標(biāo)尺(圖中未示出)輸出的數(shù)據(jù)被輸入到微處理器90中。
操作部分13設(shè)置在透鏡加工設(shè)備10機(jī)罩的前面上，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(dòng)部分921將對(duì)指令的響應(yīng)信號(hào)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(gè)外周部分的位置(透鏡剖面圖上位于凸面一側(cè)1a與凹面一側(cè)1b的頂點(diǎn)坐標(biāo))執(zhí)行計(jì)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(cè)量單元6根據(jù)鏡框的形狀數(shù)據(jù)測(cè)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(duì)應(yīng)的加工數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)和Z軸電機(jī)，從而使透鏡1相對(duì)于回轉(zhuǎn)刀具移動(dòng)，其中，透鏡轉(zhuǎn)角是由用于檢測(cè)透鏡位置的傳感器145測(cè)得的。加工以此方式進(jìn)行。
下面將對(duì)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(cè)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?gòu)牟僮鞑糠?3輸入啟動(dòng)加工過程的指令。而后就開始執(zhí)行加工程序。
在指示開始執(zhí)行加工之后，通過使透鏡裝卡電機(jī)46轉(zhuǎn)動(dòng)，就可將透鏡夾持軸41的加壓軸41R移動(dòng)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(duì)透鏡1進(jìn)行加工，主回轉(zhuǎn)刀具50由電機(jī)55驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。通過驅(qū)動(dòng)升降單元3，就可以降低透鏡單元4。底座單元2沿X軸方向移動(dòng)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(duì)。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(dòng)電機(jī)45轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就開始執(zhí)行粗研磨以達(dá)到一定加工深度，對(duì)于透鏡夾持軸41的每一轉(zhuǎn)角，都計(jì)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(duì)于整個(gè)外周面都給出了ON的檢測(cè)信號(hào)，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(shí)升高?；鶈卧?在X軸方向上移動(dòng)到一個(gè)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(duì)，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(duì)于整個(gè)外周面都給出了ON的檢測(cè)信號(hào)，則就可斷定對(duì)透鏡1全部外周部分的研磨加工已經(jīng)完成。
當(dāng)必須由精加工單元7執(zhí)行開槽加工時(shí)，如圖10所示，利用回轉(zhuǎn)刀具71的立銑刀在透鏡1外周面部分1d上形成一個(gè)槽，從而完成開槽加工。然后，通過沿X軸方向驅(qū)動(dòng)基座單元2，來使透鏡1凸面1a一側(cè)和凹面1b一側(cè)的周邊部分依次與回轉(zhuǎn)刀具70的側(cè)面相接觸，從而在透鏡1周邊部分的兩個(gè)面上形成倒角。
如上所述，由于用于執(zhí)行倒角加工的半球形回轉(zhuǎn)刀具70與由用于開槽的立銑刀構(gòu)成的回轉(zhuǎn)刀具71是分開制成的，且這些刀具的安裝位置沿著透鏡夾持軸41間隔一定的距離，所以在倒角過程中，即使透鏡1的直徑很小，開槽回轉(zhuǎn)刀具71也不會(huì)與透鏡夾持軸或透鏡夾具的安裝器141發(fā)生干涉，從而可對(duì)任何尺寸的透鏡1進(jìn)行精確的倒角加工和開槽加工。
因?yàn)榫庸ぶ兴玫牡菇腔剞D(zhuǎn)刀具70和開槽回轉(zhuǎn)刀具71是固定在可沿Y軸移動(dòng)的基座74上，且可被透鏡單元4進(jìn)行定位，而透鏡單元4可在垂直方向和主軸方向上移動(dòng)，所以就不需要利用精加工單元來控制定位，所需要的只是進(jìn)給方向上的精確定位。因而，精加工單元中的機(jī)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，并可降低生產(chǎn)成本。由于兩回轉(zhuǎn)刀具70和71是由同一個(gè)電機(jī)72驅(qū)動(dòng)的，所以可避免電機(jī)數(shù)目的增加。因而，就可以防止設(shè)備尺寸增大，由此而降低生產(chǎn)成本。
由于相對(duì)于固定的回轉(zhuǎn)刀具70和71移動(dòng)的透鏡單元4的定位方式與執(zhí)行修平研磨或削面研磨時(shí)的定位方式相同，所以，可按照同一套定位控制程序、由同一機(jī)構(gòu)來完成主加工過程和精加工過程的定位操作，其中，在執(zhí)行修平研磨或削面研磨時(shí)，透鏡1相對(duì)主回轉(zhuǎn)刀具50進(jìn)行移動(dòng)，精加工過程例如是對(duì)透鏡外周面進(jìn)行倒角加工和開槽加工。因而，可防止結(jié)構(gòu)和控制變得復(fù)雜，由此降低生產(chǎn)成本。
半球形回轉(zhuǎn)刀具70是由一砂輪或金剛石切割器等構(gòu)成的，并如圖13(A)所示那樣其直徑為R。如圖13(B)所示，當(dāng)透鏡1(透鏡夾持軸)從圖中的低位升高時(shí)，根據(jù)X軸方向上的加工深度Lx(在透鏡1旋轉(zhuǎn)軸線方向上的位移)和在Z軸上的加工深度Lr(在透鏡1徑向上的位移)確定出需倒角部分1e的倒角角度θ。
加工深度Lx是指從頂點(diǎn)C到頂點(diǎn)D的X軸方向距離。頂點(diǎn)C是指在某一轉(zhuǎn)角上進(jìn)行加工之前、透鏡1截面上外周面1d的輪廓線與凹面1b輪廓線的交點(diǎn)。頂點(diǎn)D是指在該轉(zhuǎn)角上的加工完成之后、透鏡1截面上外周面1d輪廓線與倒角面1e輪廓線的交點(diǎn)。加工深度Lz是指沿Z軸線方向(透鏡徑向)從頂點(diǎn)C到頂點(diǎn)E的距離。頂點(diǎn)E是指加工后透鏡1截面上凹面1b輪廓線與倒角面1e輪廓線的交點(diǎn)。外周面1d與倒角面1e之間的角度θ可按照需要通過Lx與Lz的比值來設(shè)定。頂點(diǎn)C的X和Y坐標(biāo)是隨透鏡1(透鏡夾持軸41)的轉(zhuǎn)角而變化。這些坐標(biāo)值是通過上述測(cè)量單元6中的靠模指60和61在凸面1a側(cè)和凹面1b側(cè)事先測(cè)得的。
如圖13所示，由于所使用的回轉(zhuǎn)刀具70是半徑為R的半球形，所以倒角部分1e為凹面形狀。在加工完成之后，將經(jīng)過頂點(diǎn)D、E的直線與外周面1d輪廓線之間的夾角定義為倒角角度θ。
因此，為了能根據(jù)透鏡1的倒角角度來對(duì)定位進(jìn)行控制，如圖13(B)所示那樣，如果獲得了倒角角度θ，則就可確定出加工深度Lx與Lz的比值。這樣，無論X軸方向或Z軸方向(徑向)上兩個(gè)加工深度中任何一個(gè)是已知的，從加工前頂點(diǎn)C到加工后頂點(diǎn)D、E的距離Lx和Lz就能確定出來。當(dāng)分別以頂點(diǎn)D和E為圓心、以R為半徑畫圓，且R等于半球形回轉(zhuǎn)刀具半徑R時(shí)，兩個(gè)圓的交點(diǎn)就確定出了回轉(zhuǎn)刀具球心70cr的X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)。
如果如上所述那樣設(shè)定了倒角角度θ和倒角量(加工深度)，則通過對(duì)應(yīng)于每一轉(zhuǎn)角在進(jìn)行加工之前執(zhí)行計(jì)算，根據(jù)所測(cè)量的頂點(diǎn)C坐標(biāo)中計(jì)算出半球形回轉(zhuǎn)刀具球心70cr的坐標(biāo)(Xr，Zr)，從而就可以得到透鏡1與半球形回轉(zhuǎn)刀具70的相對(duì)位置(在圖13(A)中，位置是指透鏡夾持軸的軸線41c在Z軸方向上的位置(Δz)，以及頂點(diǎn)C在X軸方向上的位置(Δx))，該相對(duì)位置取決于所需的倒角角度θ以及所需的加工深度。在倒角回轉(zhuǎn)工具70在預(yù)定位置(在透鏡夾持軸41的垂線上)保持旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，透鏡單元4上升和下降，透鏡單元4在透鏡1旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還受基座單元2的推動(dòng)而在X軸方向上移動(dòng)，這樣，通過采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)刀具，就能在透鏡1凸面?zhèn)群桶济鎮(zhèn)壬系玫骄哂兴杞嵌圈群偷菇巧疃鹊牡菇恰６?，由于采用同一個(gè)半球形回轉(zhuǎn)刀具70就可以按照不同方式的來執(zhí)行倒角加工，所以就不需要更換刀具，從而可縮短加工時(shí)間。
在上述圖13中，倒角是在凹面1b一側(cè)進(jìn)行的。如果要對(duì)凸面一側(cè)進(jìn)行倒角，則可以從頂點(diǎn)坐標(biāo)、倒角角度θ以及倒角深度值得到透鏡夾持軸41與回轉(zhuǎn)刀具70之間Z軸方向上的相對(duì)距離Δz、以及透鏡1頂點(diǎn)坐標(biāo)與回轉(zhuǎn)刀具70中心70cr坐標(biāo)之間的相對(duì)距離Δx，其中，角度θ以及倒角深度值是基于透鏡外周面的位置數(shù)據(jù)事先設(shè)定的。
因?yàn)榘肭蛐位剞D(zhuǎn)刀具70的半徑R與開槽回轉(zhuǎn)刀具71互不影響，所以，所制出的槽寬也不會(huì)象現(xiàn)有技術(shù)中那樣受到限制，而在現(xiàn)有技術(shù)中，倒角加工和開槽加工都是由同一個(gè)球形立銑刀完成的。因此，可將半徑設(shè)定為最適合倒角加工的數(shù)值。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用在這樣的設(shè)備中對(duì)透鏡1的加工是通過使透鏡夾持軸41在垂直方向上移動(dòng)來進(jìn)行的。但本發(fā)明也適用于這樣的裝置其具有一臂，該臂對(duì)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(jì)那樣進(jìn)行擺動(dòng)。例如，當(dāng)按照某一方式來設(shè)定一臂與一用于判斷臂角度的定位元件時(shí)，應(yīng)使得臂和定位元件可相互接觸或相互分離，且臂與定位元件間相對(duì)位移被一傳感器臂放大后被檢測(cè)出，基于被傳感器臂放大的相對(duì)位移值，可檢測(cè)出臂與定位元件之間的接觸位置，從而能達(dá)到與上述實(shí)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(dòng)的設(shè)備中。
上述的實(shí)施例只是作為幾個(gè)示例，可以理解本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不取決于上述對(duì)實(shí)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
1.一種透鏡加工設(shè)備，其包括一個(gè)用于對(duì)眼鏡片的外周部分進(jìn)行倒角和開槽的精加工單元，該設(shè)備還包括一用于支撐透鏡的夾持軸和一透鏡夾持單元，透鏡夾持單元可使夾持軸旋轉(zhuǎn)，并按照鏡框形狀數(shù)據(jù)和夾持軸的轉(zhuǎn)角將透鏡移向精加工單元；以及一軸向定位裝置，其可將透鏡沿夾持軸的軸向移動(dòng)；其中精加工單元包括一用于倒角的回轉(zhuǎn)刀具和一用于開槽的回轉(zhuǎn)刀具，它們的設(shè)置位置沿夾持軸間隔一預(yù)定距離；倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具與同一驅(qū)動(dòng)裝置相連接，按照軸向定位裝置在軸向上的位移，可選用倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具二者中之一；根據(jù)軸向位移設(shè)定一預(yù)定加工位置或一預(yù)定加工量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于透鏡夾持單元可在垂直方向上自由移動(dòng)，精加工單元位于夾持軸的垂直上方，軸向定位裝置基于軸向位置對(duì)透鏡相對(duì)于精加工單元中倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具的位置進(jìn)行確定，其中的軸向位置是基于鏡框形狀數(shù)據(jù)、根據(jù)事先測(cè)得的轉(zhuǎn)角而得到的。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于從夾持軸到開槽回轉(zhuǎn)刀具之間的距離大于從夾持軸到倒角回轉(zhuǎn)刀具之間的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具各設(shè)置在一支軸上，兩支軸豎立在與夾持軸垂直的方向上。
5.如權(quán)利要求1到4所述的裝置，其特征在于倒角回轉(zhuǎn)刀具是由一半球形回轉(zhuǎn)刀具構(gòu)成的。
6.如權(quán)利要求1到5所述的裝置，其特征在于精加工單元在一加工位置與一預(yù)定的待機(jī)位置之間移動(dòng)，在其中的加工位置上，倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具面對(duì)著夾持軸，待機(jī)位置與倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具都面對(duì)著夾持軸的所述加工位置分開。
7.一種透鏡加工設(shè)備，其包括一個(gè)用于對(duì)眼鏡片的外周部分進(jìn)行倒角的倒角回轉(zhuǎn)刀具，設(shè)備還包括一用于支撐透鏡的夾持軸和一透鏡夾持單元，透鏡夾持單元可使夾持軸旋轉(zhuǎn)，并按照鏡框形狀數(shù)據(jù)和夾持軸的轉(zhuǎn)角使透鏡向精加工單元移動(dòng)；以及一軸向定位裝置，其可將透鏡沿夾持軸的軸向移動(dòng)；其中倒角回轉(zhuǎn)刀具是由一半球形的回轉(zhuǎn)刀具構(gòu)成的；根據(jù)軸向定位裝置在軸向上的位移以及透鏡夾持單元的位移來確定倒角角度或倒角加工量。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于倒角回轉(zhuǎn)刀具設(shè)置在與夾持軸垂直的方向上，并且在加工過程中固定在一預(yù)定位置上。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于倒角回轉(zhuǎn)工具在一加工位置與一預(yù)定的待機(jī)位置之間移動(dòng)，在其中的加工位置上，倒角回轉(zhuǎn)刀具面對(duì)著夾持軸，預(yù)定的待機(jī)位置與倒角回轉(zhuǎn)刀具面對(duì)著夾持軸的所述加工位置分開。
10.如權(quán)利要求1到9所述的裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置是由同一臺(tái)電機(jī)組成的，倒角回轉(zhuǎn)刀具和開槽回轉(zhuǎn)刀具同時(shí)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及一傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)裝置繞在驅(qū)動(dòng)電機(jī)、倒角回轉(zhuǎn)刀具以及開槽回轉(zhuǎn)刀具上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于根據(jù)鏡框形狀數(shù)據(jù)對(duì)透鏡進(jìn)行加工的設(shè)備，該設(shè)備利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)對(duì)小直徑透鏡進(jìn)行倒角加工和開槽加工。該設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在主回轉(zhuǎn)刀具50與精加工單元7之間的夾持軸41，夾持軸支撐著透鏡1，使得透鏡可自由旋轉(zhuǎn)；一個(gè)傳感器145，其通過檢測(cè)夾持軸41轉(zhuǎn)角來檢測(cè)透鏡的位置；一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)夾持軸41的電機(jī)45；一個(gè)可根據(jù)鏡框形狀數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)角將透鏡1自由地移向主回轉(zhuǎn)刀具50或精加工單元7的透鏡單元4；以及一個(gè)可沿夾持軸41軸向方向移動(dòng)透鏡單元4的基座單元2。精加工單元7是由一倒角回轉(zhuǎn)刀具70、一開槽回轉(zhuǎn)刀具71以及一驅(qū)動(dòng)電機(jī)72組成的，兩回轉(zhuǎn)刀具的位置沿夾持軸41間隔開預(yù)定的距離，電機(jī)72與兩回轉(zhuǎn)刀具70和71相連接。
文檔編號(hào)B24B19/02GK1449881SQ0310952
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)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, 大丸孝司, 神保昌宏 申請(qǐng)人:保谷株式會(huì)社