专利名称：加工透镜的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对透镜进行加工的设备，其用于对眼镜片等透镜的外周部分进行加工，由此来形成预定的形状，从而使透镜可被安装到眼镜架的镜框中。
第2002-18686号日本专利申请公开文件中公开了此类用途的现有加工装置的几种示例，在这些装置中，一回转刀具(砂轮)套装在一基座上的一支轴上，回转刀具可自由转动，从而对透镜的圆周面进行磨削；且可通过对支撑着透镜的一转轴进行驱动，来设定进行研磨或切削的部位，可利用一支臂使透镜的支撑转轴相对于回转刀具的支轴自由地摆动，从而摆向回转刀具的支轴，同时使透镜绕其转轴转动。
在这些装置中，对透镜的加工深度取决于镜框的形状数据。根据对透镜的加工深度，一带有透镜夹持轴的支臂摆动一定的角度。设置了一个传感器，其能检测支臂的摆角是否达到与预定加工深度相对应的角度，且该传感器能判断透镜的圆周部分是否已被制成了预定的形状。
但是，上述这些已投入应用的装置存在一个问题由于圆周部分是否达到了预定的形状是通过支臂的摆角来直接进行检测的，所以当支臂的摆角变化非常小时(也就是当加工深度非常小时)，很难高精度地检测出加工完成时的位置，结果就是完工后透镜的形状存在一定的误差。
本发明提供了一种用于对透镜进行加工的设备，其能按照镜框的形状数据对眼镜片的外周部分进行加工，该设备包括一用于支撑透镜的装置，其可自由地向一刀具移动，该装置包括一夹持轴，其以这样的方式支撑着透镜—使得透镜可自由转动；一用于进行定位的装置，其可与透镜支撑装置接触和分离，并对透镜支撑装置向刀具的移动进行约束，将其限定在一个与透镜加工量相对应的位置上，其中的加工量是基于镜框的形状数据而得出的；一用于放大相对位移的装置，其可将透镜支撑装置与定位装置之间的相对位移放大；以及一检测装置，当透镜支撑装置与定位装置接触时，该检测装置利用放大后的位移判断出在当前转角时所要执行的加工业已完成。
根据本发明，根据夹持轴的转角以及镜框的形状数据来移动定位装置，并以此来确定加工量。透镜支撑装置向一刀具移动。透镜支撑装置的移动受定位装置的限制，从而可实现一定的加工量(加工深度)，该加工量是基于转角以及在该转角上的镜框形状数据而获得的。以这样的方式来执行加工，直至完成加工过程。在此条件下，由于透镜支撑装置与定位装置之间的相对位移被放大了，所以能高精度地检测到透镜支撑装置与定位装置发生接触时的时刻，从而提高对透镜的加工精度。如果在透镜夹持轴转动的同时，加工过程持续进行，直到检测装置显示出已完成了对整个外周部分的加工为止，则就可以容易地判断出对透镜整个外周部分的加工业已完成。
由于对透镜的加工不会超过由定位装置设定的位置，所以可提高对透镜进行加工时的可靠性。
图4是一个垂直方向上的剖面图，表示了当加工设备开始工作时升降单元与透镜单元的状态；图5为一垂直方向的剖面图，表示了当加工完成时升降单元与透镜单元的状态；图6是一个水平方向上的剖面图，表示了当透镜被透镜夹持轴保持住时升降单元与透镜单元的状态；图7是一个水平方向上的剖面图，表示了当透镜夹持轴松开对透镜的夹持时升降单元与透镜单元的状态；以及图8中的方框图表示了设备中的控制部分。
图中标号的定义为1-透镜；2-基座单元；3-升降单元；4-透镜单元；5-用于使刀具转动的单元；6-测量单元；7-精加工单元；8-用于控制加工压力的单元；10-透镜加工设备；11-机罩；12-显示部分；13-操作部分；14-盖门；34-定位元件；40-构架；300-传感器臂；320-用于检测加工是否完成的传感器。
图1是一个轴测图，表示了透镜加工设备10的外观形状。图2和图3也为轴测图，它们表示了设备10的内部构造。
在图1中，透镜加工设备10被罩在一个机罩中，该机罩的形状呈现为矩形的平行六面体11，在设备10前面上的右侧，设置了一个操作部分13，用于选择或输入对透镜进行加工的参数条件，并设置了一个显示部分12，用于显示一些有关透镜加工的信息，这些信息例如为镜框的形状数据和透镜的加工数据。操作部分13是由触摸板、触摸开关、按键等元件构成的。显示部分12是由LCD、CRT等显示装置构成的。
在透镜加工设备10前面的中央部位，设置了一个盖门14，盖门14可根据需要打开或闭合，以便于放入透镜或将透镜从装置中取出。
在对装置的整体结构进行了描述之后，下文将对设备中的组成元件以及各个部分作详细的描述。
在图2中，机罩11的内部设置了一基座单元2，其可在平行于一主轴51的方向上(即图中的X轴方向上)移动，其中的主轴上带有一主回转刀具50。基座单元2支撑着一个透镜单元(透镜支撑单元)4，透镜单元4可在垂直方向(即图中的Z轴方向)上移动。
将图2中从右向左的方向(即透镜加工设备10的横向方向)定义为X轴方向，并将垂直方向(即设备10的高度方向)定义为Z轴，且将图4中从左向右的方向(即指向设备内部的方向)定义为Y轴。假定这些坐标轴是相互正交的。
在透镜单元4中，以可自由转动的方式设置了一透镜夹持轴41，该夹持轴被分割成两个部分，并能将透镜1选择性地夹持在两半轴部分之间。透镜夹持轴41被布置在一回转刀具(砂轮或切割工具)5的垂线上，回转刀具5被一支轴支撑着，支轴位于一基板15上。透镜夹持轴41与主回转刀具50的主轴51被设置成沿X轴相互平行。
在透镜夹持轴41的垂线上，固定安装了一测量单元6，其包括一对靠模指60、61，它们分别用于测量透镜1凹面和凸面上的位置。
靠模指60、61可在平行于透镜夹持轴41的方向上移动。为了在透镜1被加工完成后对透镜1的位置进行测量，要将透镜单元4升高，在此条件下，靠模指60、61与透镜1的两个面相接触，而在透镜夹持轴转动时，则要根据镜框的形状数据来升高或降低透镜单元4。
为了对透镜1进行加工，从图2所示的状况开始执行操作，在主回转刀具50转动之后，将透镜单元4降低，在透镜夹持轴41转动的同时，通过按照镜框的形状数据升高或降低透镜单元4，就可将透镜1的环周部分(外周部分)研磨成预定的形状。
通过基于镜框的形状数据降低或升高透镜单元4，就可连续地将透镜1研磨成与其转角相应的加工深度，其中，镜框的形状数据与透镜夹持轴41的转角相对应。在此加工过程中，是由透镜单元4自身的重量来提供将透镜1压向主回转刀具50的作用力(加工压力)。加工压力是可根据透镜的材质而进行调节的，该调节工作是通过将透镜单元4的部分重量由一单元8进行支撑来完成的，其中的单元8用于对加工压力进行控制，其设置在透镜单元4上方的位置。
通过使基座单元2在图中的X轴方向上移动，就可以改变透镜1与主回转刀具50之间的接触位置，从而选择是执行修平研磨还是执行削面研磨。类似地，这样还可以在粗研磨与精加工研磨之间进行转换。
在透镜单元4的上方位置设置了一个可在Y轴方向上移动的精加工单元7。当精加工单元处于进给位置上时，一个用于进行倒角的回转刀具70和一个用于开槽的回转刀具71就移动到了透镜夹持轴41正上方的位置处。通过将透镜单元4升高、并驱使基座单元2在X轴方向上移动，就可以在回转刀具70与71之间作出选择。在此条件下，开始执行精加工作业。
下面将更为详细地对各个部分进行描述。
如图2、3和图4所示，在机罩11内，主轴51以及用于驱动主轴51的马达55被固定到基板15上，在主轴51上设置了回转刀具50(砂轮或带有金刚石等的切削刀具)。主轴单元5是以这些元件作为其主要部件的。
如图2所示，主轴51是由基板15上一沿X轴方向延伸的支轴支撑着的，其中的支撑方式使得主轴51可自由转动，并使主轴的设置方向平行于透镜夹持轴41。
在主轴51的端部，安装了一个用于对透镜1执行机械加工的主回转刀具50。在图2中的X轴方向上，主回转刀具50被设置在装置的中央位置上，并位于装置的前侧(即在图中的左下方)。主轴的轴座端(即图中的右侧端)由一马达55通过皮带57和皮带轮进行驱动。
如图2所示，在用于对透镜1执行机械加工的主回转刀具50中，从主轴51末梢端那一侧(即图中的左侧)，依次设置了一用于执行修平研磨的粗砂轮50a、一用于执行修平研磨的精加工砂轮50b、一用于执行削面研磨的粗砂轮50c以及一用于执行削面研磨的精加工砂轮50d。也可以用切削刀具作为回转刀具，从而取代砂轮来执行研磨作业。
在图2中，在主轴51内侧的一个位置(在Y轴方向上，即图中的右侧方向)处，设置了基座单元2，用于驱动透镜单元4在X轴方向上移动。
如图3所示，基座单元2的主要部件包括一底座20和一伺服马达25(在下文中，该马达被称为X轴马达)，底座可在X轴方向上移动，伺服马达通过在X轴方向上驱动底座20来对底座的定位进行控制。
底座20设置在导轨元件21、22上，导轨元件在X轴方向上以这样的方式固定在基板15上使得底座20可在该方向上自由地移动。因而，底座20能在X轴方向上自由地移动。
在图3中，在底座20下方的位置处布置有一内丝杠23，其位于两导轨部件21、22之间，该内丝杠23的安装方式使得其可以自由转动。在底座20的下表面上固定有一个外螺帽24，其与内丝杠23相接合，通过使丝杠23转动，就可以驱动底座20在X轴方向上移动。
内丝杠23的一端通过一齿轮和一齿牙皮带26与X轴马达25相连接，从而使底座20在X轴方向上的位置取决于X轴马达25的转角情况。
如图3所示，在底座20上矗立着四根立柱401到404。在这四根立柱之中，立柱401、402穿过了透镜单元4的构架40，并在垂直方向(即Z轴方向)上引导着透镜单元4，使得透镜单元4可自由地移动。
如图3和图4所示，利用在Z轴方向上移动的升降单元3，可在垂直方向上驱动透镜单元4，并使其定位在某一位置上。透镜单元4在X轴方向上的定位是由基座单元2控制的。
如图3、4和图6所示，升降单元3的主要部件包括一丝杠31，其由底座20上一位于立柱401、402之间的支轴支撑着，丝杠31在垂直方向上穿过透镜单元4的构架40；一定位元件34，其内周面部分与丝杠31相啮合，其通过上端部与透镜单元4的构架40相接触，从而支撑着透镜单元4；以及一伺服马达33(下文中，将该马达称为Z轴马达)，其通过齿牙皮带32和齿轮与丝杠31的下端相连接。升降单元3设置在底座20上。
在升降单元3中，通过使Z轴马达33工作，就可以使丝杠31转动，由于定位元件34上带有与丝杠31相啮合的一个外螺帽35，所以可使得定位元件34在Z轴方向上受驱动而移动。由于外螺帽35在圆周方向上的转动受到透镜单元4中一机构的约束，所以其只能在Z轴方向上移动，下文将对其中的约束机构进行介绍。
如图4所示，在垂直方向上，定位元件34以这样的方式与透镜单元4构架40中制出的一个孔部40A的内周面相接触使得定位元件34可在垂直方向上产生相对滑动。
在孔部40A的上端部，设置了一个与构架40相连接的顶板部分400。如图3和图6所示，在定位元件34外丝杠35的侧边，设置了一个止挡36，该止挡竖立在Z轴方向上，其所在位置使得该止挡36可与顶板部分400的下表面相接触。
在图3中，止挡36突出于定位元件34的上部之外，其与顶板部分400的下表面相接触，透镜单元4的重量通过顶板部分400作用在包括止挡36和外螺帽35的定位元件34上。外螺帽35与止挡36各自的底部通过一基台340相互连接在一起。
如图6所示，构架40的孔部40A具有这样的剖面形状使得定位元件34和止挡36在绕Z轴方向(该方向垂直于图6所在平面)上的转动运动被相互约束住，从而可防止外螺帽35随丝杠31的转动而移动。换言之，固定在外螺帽35侧旁的止挡36被孔部40A所约束，从而防止了定位元件34发生转动。这样，利用丝杠31的转动就可以使外螺帽35升高或降低，由于外螺帽的升降运动，定位元件34就在Z轴方向上移动。
如图5所示，当止挡36不与顶板部分400接触时，被透镜单元4支撑着的透镜1就与主回转刀具50相接触，此时，透镜单元4自身的重量就作为所施加的加工压力。此条件下，定位元件34的上端面34A与顶板部分400的下表面并不相互接触，从而形成一预定的间隙。
在面朝向所述间隙的顶板部分400的下方位置处，沿图中的Y轴方向设置了一开孔部分421，该开孔部分经孔部40A贯穿构架40，一用于检测加工是否完成的传感器臂300(即用于放大相对位移的装置)的一端插入到该开孔部分421中。
如图4和图5所示，传感器臂是一个整体成型臂，其形状呈现为倒L型，其是由一支臂301和一支臂302组成的，支臂301延伸向图中的左侧(即Y轴方向)，其插入到开孔部分421中，支臂302在图中向下延伸(即在Z轴方向上延伸向底座20一侧)。支臂301、302被设置成相互近似垂直。
支臂302的垂直长度被设定为大于支臂301的水平长度。
传感器臂300中部的弯曲部分303具有倒L型的形状，其由一枢轴420支撑着，枢轴420设置在透镜单元4的顶板部分400上，其中的设置方式使得弯曲部分303可绕枢轴420自由地摆动，因而，传感器臂可绕X轴摆动。
在沿Z轴方向延伸的支臂302与顶板400之间，设置了一弹簧310，其沿图4、5中的向下方向(即图中的逆时针方向)顶推着支臂301。
由于支臂301在Y轴方向上插入到横贯孔部40A的开孔部分421中，所以要在支臂301上制出一个孔部40A，丝杠31从该孔部中穿过，且支臂301上面朝向孔部40A内周面的下表面可与定位元件34的上端面34A接触或分离。
如图4所示，在定位元件34的上端表面34A与支臂301相互分离的条件下(即在止挡36与顶板400相互分离的条件下)，由于传感器臂300在图中的逆时针方向上受到弹簧310的顶压，所以支臂301的末梢端301A会与开孔部分421的下侧相接触，并顶支在该位置上。
在另一方面，如图5所示，在定位元件34的止挡36与透镜单元4的顶板部分400相接触的条件下(即如图3所示那样止挡36与顶板部分400相接触的条件下)，换言之，在定位元件34支撑着透镜单元4的条件下，定位元件34的上端面34A向上顶推着支臂301。在此条件下，传感器臂300会发生转动，从而使在Z轴方向上延伸的支臂302位于预定的位置上(例如处于图5所示的垂直方向位置上)。
在构架40上设置了一个支架422，其沿传感器臂300(支臂302)的下部突伸。支架422面朝向绕X轴摆转的支臂302的下端，在支架422的预定部位上设置了一个用于检测加工是否完成的传感器320，该传感器的设置位置近似于枢轴420的正下方，其可对绕X轴摆转的支臂302的自由端部分进行检测。所述的自由端部分是指传感器臂300上由传感器进行检测、从而判断加工是否完成的那一端部，在当前的实施例中，该自由端为支臂302的端部。
用于检测加工是否完成的传感器320例如是由光阻断器等光学传感器构成的。如图5所示，当摆臂302到达预定位置(当透镜单元4与定位元件34相互接触时的垂直位置)、从而用于检测加工是否完成的光阻断传感器的光线被遮断时，传感器的输出状态变为ON，据此检测出加工已经完成。
对于倒L型形状中两支臂距离摆动轴的长度尺寸，将尺寸L2设定为大于尺寸L1，其中的L2是指从支臂302自由端到摆动轴420之间的距离(参见图4)，而支臂的自由端则面对着用于检测加工是否完成的传感器320，L1是指从摆动轴420到支臂301与定位元件34上端面34A接触点之间的距离(参见图4)。根据支臂301的相对位移量可确定出透镜单元4与定位元件34之间的相对位移，该位移量被放大了一个比率L2/L1(在下文中，该比值被称为杠杆比L2/L1)，支臂302下端的移动量为放大后的位移量。
如上所述，用透镜单元4自身的重量作为对透镜1的加工压力。透镜单元4被立柱401、402引导着只能在垂直方向上移动。如图4所述，当定位元件34被降低同时低于透镜单元4时，透镜1就会与主回转刀具50相接触。此时，透镜单元4的重量就被施加到透镜上，开始执行研磨。
如图4所示，当丝杠31转动时，定位元件34会被降低，从而位于能达到预定加工深度的位置，此时，会在定位元件34的上端面34A与支臂301的下表面之间形成一间隙，随着透镜1在透镜单元4自身重量的加压下被不断地研磨，透镜1的轴线会缓慢地接近主回转刀具50。在此条件下，传感器臂300在逆时针方向上受到顶压，从而使支臂301顶支在开孔部分421的下表面上。支臂302的下端处于与加工完成检测传感器320相分离的位置上，此时，用于检测加工是否完成的传感器320的输出为OFF。
如图5所示，如果透镜1由于不断受到研磨而达到预定的深度，则透镜单元4在自身重量的作用下会进一步下降。但是，透镜单元4向主回转刀具50的进一步移动会受到定位元件34的限制。
当透镜单元4下降时，定位元件34的上端面34A会向上顶推支臂301。传感器臂300将会在逆时针方向上转动，且支臂302利用一个预定的杠杆比放大了透镜单元4与定位元件34之间的相对位移。支臂302经过用于检测加工完成的传感器320，从而使加工完成检测传感器320的输出状态变为导通ON。以这样的方式，就可以检测透镜单元4的移动是否受到了定位元件34的约束—也就是说，是否达到了加工完成的位置。
由于透镜单元4垂直方向位置与定位元件34垂直方向位置之间的距离(即加工深度)在臂302的摆动中被上述的杠杆比放大了，所以，加工完成检测传感器320在判断是否达到预定加工深度时的检测精度就提高了。
升降单元3在举升方向上支撑着透镜单元4。在透镜单元4开始对透镜1进行加工之后，加工深度(加工量)取决于升降单元3在Z轴方向上的位置。
如图3所示，由升降单元3驱动而在Z轴方向上移动的透镜单元4是被底座20上垂直(在Z轴方向上)矗立的两立柱401、402引导的，从而透镜单元可自由地移动，透镜单元4的主要的组成部件包括透镜夹持轴41、马达45以及用于对透镜进行装卡的马达46，透镜夹持轴41被分割成两个部分，马达45用于对透镜夹持轴41进行驱动，从而使透镜转动，而装卡的马达46则可改变透镜夹持轴41对透镜1的夹紧力。
如图4所示，夹持着透镜1、并使其转动的透镜夹持轴41被设置在这样的位置上其位于主回转刀具50的正上方。连接透镜夹持轴41与主轴51轴线的连线处于垂直方向上。
如图3和图6所示，在透镜单元4的构架40上设置了两支臂410、411，它们突伸向装置的前方(即突伸向图3中的下侧)，构架40和支臂410、411构成了一个具有三边的矩形，该矩形的一边是开口的。支臂410、411支撑着透镜夹持轴41。
在图3和图6中，透镜夹持轴41被从中央分成了两个部分即被支臂410支撑着的轴41R和被支臂411支撑着的轴41L。被支臂411支撑着的轴41L位于图6中的左侧，其中的支撑方式使得轴41L可自由转动。轴41R位于图6中的右侧，支臂410对其的支撑方式使得轴41R可自由转动，并可在轴向方向(即X轴方向)上移动。
用于对透镜进行驱动的马达45通过齿牙皮带47、48和49使轴41L和41R转动。齿牙皮带47和48通过一转轴430而相互连接起来，从而使两轴41L和41R的转角保持同步。
为此目的，在轴41L上固定一个与齿牙皮带47相啮合的齿轮432，在轴41R上固定一个与齿牙皮带48相啮合的齿轮431。为了使轴41R能在X轴方向上相对于支臂410移动，利用一个设置在轴41R与齿轮431内周面之间的键433来约束轴41R在转动方向上的自由度，在另一方面，轴41R可在X轴方向上作相对移动。
在图6中，在轴41R的端部(位于图中的右侧)上设置了一套装卡机构，该机构由用于对透镜执行装卡的马达46驱动。
如图7所示，在装卡机构中，在一个与齿牙皮带440相啮合的齿轮441的内周面上制有一外螺纹442，外螺纹442与制在一驱动元件461上的内螺纹部分443相啮合，其中的驱动元件461在轴向上可与轴41R相接触。
轴41R的转动位置是由与齿牙皮带48相连接、用来驱动透镜的马达45决定的。至于轴41R的轴向位置，如下文所描述的那样，齿轮441被透镜装卡马达46驱动而旋转，驱动元件461上与外螺纹442相啮合的内螺纹部分443就会在轴向上移动。由于存在这样的位移，轴41R就会在X轴方向上受到驱动元件461的顶压，从而使轴41R的端部与透镜1接触。利用透镜装卡马达46，就可以将轴41R和41L对透镜的夹紧力(夹持压力)调定在理想的数值上。在当前的实施例中，是利用透镜装卡马达46的电流值来调节透镜1的夹持压力的。
在图7中，在透镜夹持轴41左半轴41L的末梢部上固定安装着透镜夹具的一个安装器141。一透镜夹具16连接在该安装器上，在透镜夹具上事先固定了透镜1。透镜夹具16可被自由地连接到安装器上或从安装器上拆下。
在另一方面，与轴41L设置在同一轴线上的轴41R则在X轴方向上移动，从而将透镜夹在末梢部。换言之，轴41R由于受到装卡马达46的驱动而向透镜移动，并用设置在其末梢部的一个顶压器142对透镜1施压。透镜1被压向透镜夹持轴41L，并被夹在两轴之间。透镜加压器142是由橡胶等具有弹性的树脂材料制成的。
透镜夹具16的一个端面被制成凹面的形状，透镜1的凸面1a通过一层双面粘垫161同轴地粘接到夹具的凹面上，透镜加压器142对透镜1的凹面1b施压。透镜加压器142被连接到轴41R的末梢端上，轴以这样的方式夹持着透镜使得透镜加压器可在任何所需的方向上摆动，且能精确均衡地顶压着透镜1的凹面1b，而不会出现局部压力集中的现象。
如图7所示，从这样的状态开始执行加工其上固定着透镜1的透镜夹具16被连接到轴41L上，透镜1被透镜加压器142以这样的方式夹持着透镜装卡马达46在预定的方向上驱动(正向转动)；由于该运动，齿轮441在正向方向上转动；由于齿轮441内周面上的外螺纹442与轴41R的内螺纹部分443产生了相对转动，所以轴41R会移动向图9中的左侧。在带有内螺纹443的驱动元件461中，从一设置在端部的板件337延伸出一传感器推杆435，其与轴41R平行，推杆突伸向轴41L一侧，由于传感器推杆435在转动方向上受到支臂410的约束，从而推杆435可阻止内螺纹443发生转动，这样，驱动元件461就只是在轴向上移动。
通过由驱动元件461顶推着轴41R，就可使轴41R在移向左侧的方向上移动，这样，轴41R就只是在X轴方向上移动，从而将透镜加压器142顶向透镜1的凹面1b。
如果透镜装卡马达46进一步地转动，则对透镜1的挤压力就增大，此时，透镜装卡马达46的电流消耗也增大。通过对电流进行检测，就能将透镜1的夹持压力设定在理想的数值上。
在另一方面，当加工完成时，装卡马达46就在反方向上转动，从而使轴41R移向图6中的右侧。如图7所示，透镜加压器142与透镜1分离，从而在透镜1与透镜加压器142之间就出现了一个预定的间隙。将轴41R移动到一待机位置上，在该位置上，透镜1能与透镜夹具16连接到一起或相互拆开。当驱动元件461在图中向右的方向上移动时，通过在一小直径轴部470上设置扣环(图中未示出)等元件，轴部470就受到驱动元件461的牵拉，从而向右移动，其中的轴部470从轴41R的末梢部突伸向图中的右侧。
由于透镜夹持轴41的轴41R会在X轴方向上移动，所以必须要测出轴41R的位置。当轴41R向透镜1移动时，利用一个图中未示出的传感器，可检测到透镜夹持轴41与透镜1的接触，并通过监控透镜装卡马达46的电流值，来测得对透镜1的夹持压力。当轴41R向左移动向图7所示的待机位置时，利用设置在透镜单元4支臂410上的一个限位开关435，就可以检测出该预定的待机位置。
在图7中，限位开关435在支臂410上的安装位置是在支撑着齿轮441的位置处。
轴41R是透镜夹持轴41上用于对透镜加压的部分，在其右端部上通过一板件437安装着一传感器推杆435，推杆435与轴41R平行，并突伸向轴41L一侧。在传感器推杆435的端部上，制有一检测部分437a，在所述的预定待机位置上，检测部分437a可与限位开关435相接触。
当轴41R移向图中的右侧时，固定到轴41R上的传感器推杆435也向右侧移动。如图7所示，当检测部分437a与限位开关435相接触时，此时的位置即为轴41R的待机位置，限位开关435的状态转变为ON。
然后，为了能根据透镜1的转角确定出加工量，使轴41L穿过支臂411，并在轴41L从支臂411突出的端部上固定一狭缝板143。通过利用固定在支臂411上的一光传感器145(即透镜位置传感器)对狭缝板143的转动位置进行检测，就可以检测出被透镜夹持轴41L夹持着的透镜1的位置(转角)。
在具有上述构造的透镜单元4中，在透镜1被固定到透镜夹具的安装器141上之后，启动装卡马达46，并使透镜夹持轴41R向图7中的左侧移动。通过由透镜加压器142对透镜1施压，就可以将透镜1固定。
如图3所示，主回转刀具50被固定到基板15上，因而不能移动。通过升降单元3在Z轴方向上的移动，由透镜单元4支撑着的透镜1可在垂直方向上相对于主回转刀具50移动，从而达到理想的加工深度。
通过改变透镜驱动马达45的转角，可改变透镜1上的加工部位，这样就可以将透镜的周边部分加工到理想的深度上。
通过使底座20在X轴方向上移动，就可以改变透镜1与主回转刀具50之间的接触位置，由此来变换加工刀具。
透镜加工设备10是由上述的各种机构(单元)以及一控制单元9组成的，控制单元表示在图8中，其用于对机构执行控制。
在图8中，控制单元9的主要组成部件包括微处理器(CPU)90、一用于进行存储的装置91(存储器、硬盘等)以及一与马达和传感器相连的I/O控制部分92(I/O接口)。控制单元9读取镜框的形状数据，这些数据是由设置在外部的一个用于对镜框形状进行测量的装置900发送来的。控制单元9还从各个传感器读取数据，并驱动各个马达，从而可根据通过操作部分13设定的透镜1特性参数(例如材质、硬度等)执行预定的加工。至于对镜框形状进行测量的装置，可采用例如公开在特开平6(1994)—47656号日本专利申请公开文件中的装置。
控制单元9包括一伺服控制部分93，其通过对基座单元2中的X轴马达25以及升降单元3中的Z轴马达42进行驱动，能确定透镜单元4在X轴以及Z轴方向上的位置。
用于驱动主转动单元50的马达55通过一驱动部分901与I/O控制部分92相连接，驱动部分901按照微处理器90的指令对转动状况或转速进行控制。
透镜装卡马达46通过一驱动部分911与I/O控制部分92相连接，马达46通过改变透镜夹持轴41中轴41R的长度，来控制施加在透镜1上的夹持压力，驱动部分911按照驱动电流的大小来控制夹持压力。
用于驱动透镜的马达45通过一驱动部分912与I/O控制部分92相连，驱动部分912对透镜夹持轴41(透镜1)的转角进行控制。微处理器90基于从镜框形状数据测量装置900获得的镜框形状数据，指示控制透镜1的加工位置，并通过用于检测透镜位置的传感器145，确定出透镜1的转角位置，并驱使Z轴马达42转动，从而使所达到的加工深度能随基于镜框形状数据得出的转角进行变化。
当达到预定加工深度时，用于检测加工是否完成的传感器320的输出状态转变为ON，微处理器90据此判断出与透镜当前转角相对应的加工已经完成，下文将对传感器320进行描述。
操作部分13设置在透镜加工设备10机罩的前面，其与I/O控制部分92相连，并将操作人员的指令(透镜1的材质、执行或不执行削面加工或开槽加工)输送给微处理器90。微处理器90通过驱动部分921将对指令的响应信号以及有关加工的信息内容输出到显示部分12上。
利用控制部分9，就可以从镜框的形状数据分别算出执行修平研磨和削面研磨所需要的修平研磨数据和削面研磨数据。另外，通过基于透镜1整个外周部分的位置(透镜凸面1a一侧与凹面一侧1b的顶点坐标)执行计算就可以得出开槽和倒角所需的数据，其中，外周部分的位置数据是由测量单元6根据镜框的形状数据测得的。
在加工过程中，伺服控制部分93按照与透镜1(透镜夹持轴41)转角相对应的加工数据驱动X轴马达和Z轴马达，从而使透镜1相对于回转刀具移动，其中，透镜转角是由用于检测透镜位置的传感器145测得的。按照这样的方式来进行加工。
下面将对该透镜加工设备10的工作过程进行描述。
将透镜1放置到透镜夹持轴41中。从设置在外部的镜框形状测量装置，读取镜框的形状数据，有关加工条件(透镜1的材质以及是否执行削面加工或开槽加工)的指令被从操作部分13输入，然后再从操作部分13输入启动加工过程的指令。而后就开始执行加工程序。
在指示了开始执行加工之后，通过使透镜装卡马达46转动，就可将透镜夹持轴41的加压轴41R移动到图6所示的透镜夹持位置上，并根据透镜材质设定夹持压力。
为了对透镜1进行加工，主回转刀具50由马达55驱动而转动。通过根据加工量(切削量)来驱动升降单元3，就可以降低透镜单元4，其中的加工量是根据透镜1的转角数据(光传感器145的输出数据)以及镜框的形状数据而得出的。底座单元2沿X轴方向移动到这样的位置上透镜1的外周部分与主回转刀具50的修平研磨粗砂轮50a相对。加工深度是由升降单元3设定的，当透镜被透镜驱动马达45转动时，就开始执行粗研磨以达到一定加工深度，对于透镜夹持轴41的每一转角，都计算一次加工深度。
如果上述透镜单元4中用于判断加工是否完成的传感器320对于整个外周面都给出了ON的检测信号，则就可断定研磨加工已经结束。
当粗加工完成后，将透镜单元4临时升高。基座单元2在X轴方向上移动到一个位置处，在该位置上，透镜1与主回转刀具50中用于执行修平研磨的精加工砂轮50b相正对，然后以与粗研磨执行方式相同的方式进行研磨。如果上方透镜单元4中用于判断加工是否完成的传感器320对于整个外周面都给出了ON的检测信号，则就可断定对透镜1全部外周部分的研磨加工已经完成。
而后，利用精加工单元7执行开槽加工和倒角加工。
如上所述，可在垂直方向上移动的透镜单元4被升降单元3升高或降低，升降单元3在垂直方向上可与透镜单元4接触或与其分离。升降单元3从使透镜1与主回转刀具50相接触的位置进一步地下降到垂直方向上的一个位置处，该位置对应于预定的加工深度，在此过程中，透镜1在垂直压力的作用下受到研磨，该垂直压力主要是由透镜单元4的重量形成的。
如图4和图5所示，为了对加工完成时的位置进行检测，在透镜单元4上固定安装了用于检测加工是否完成的传感器320，该传感器320具有一传感器臂300。传感器臂300的形状为L型，并以这样的方式支撑在透镜单元4上使得传感器臂300可自由摆动。传感器臂300的一个端部可与升降单元3的定位元件34接触或分离，基于传感器臂300另一端的摆动位置，就可以判断透镜单元4是否达到了预定的加工深度。
由于从摆动轴420到加工完成检测传感器320的检测位置之间的距离被设定为大于从摆动轴420到定位元件34与传感器臂接触位置之间的距离，所以支臂301在Z轴方向上的位移将被放大，支臂302下端部分的摆动幅度将是一个放大后的数值，其中，支臂301的Z向位移表达了透镜单元4与定位元件34之间在Z轴方向上的垂直位移。因而，就可以高精度地检测加工完成的位置，从而能提高对透镜1进行加工时的精度。
在上述的实施例中，传感器臂300具有倒L型的形状。由于透镜加工装置的各个机构是按照垂直方向布置的，所以，倒L型的形状可避免增大内侧方向上(即Y轴方向上)的尺寸。当各机械机构是水平布置时，传感器臂的形状自然就会是直臂形状。可根据结构的布置方式，适当地设定传感器支臂301与支臂302之间的夹角。
在上述实施例中，传感器臂300安装在透镜单元4上。作为备选方案，传感器臂也可以安装在升降单元3上。
在上述实施例中，本发明应用在这样的装置中对透镜1的加工是通过使透镜夹持轴41在垂直方向上移动来进行的。但本发明也适用于这样的装置其具有一支臂，该支臂对透镜夹持臂的支撑方式使得透镜夹持臂可如常规设计那样进行摆动。例如，当按照某一方式来设定一支臂与一用于判断支臂角度的定位元件时，应使得支臂和定位元件可相互接触或相互分离，且支臂与定位元件间相对位移被一传感器臂放大后被检测出，基于被传感器臂放大的相对位移值，可检测出支臂与定位元件之间的接触位置，从而能达到与上述实施例相同的技术效果。本发明可按照相同的方式应用在透镜夹持轴水平移动的装置中。
在上述实施例中，用于检测加工是否完成的传感器320被设置在透镜单元4中，透镜单元4对传感器臂的支撑方式使得传感器臂可进行摆动。由于在加工完成时，透镜单元4能与定位元件34相接触，所以用于检测加工是否完成的传感器320也可被设置在定位元件34上。
上述的实施例只是作为几个示例，可以理解本发明并不仅限于这些实施例。本发明的保护范围并不取决于上述对实施例的描述，而是由权利要求书限定的。本发明涵盖权利要求范围内的任何变型形式和等效方案。
权利要求
1.一种用于对透镜进行加工的设备，其能按照镜框的形状数据对眼镜片的外周部分进行加工，该设备包括一用于支撑透镜的装置，其可向一刀具自由地移动，该装置包括一夹持轴，其以这样的方式支撑着透镜—使得透镜可自由转动，并包括一角度检测装置，其可检测夹持轴的转角；一用于进行定位的装置，其可与透镜支撑装置接触和分离，并对透镜支撑装置朝向刀具的移动进行约束，将其限定在一个与透镜加工量相对应的位置上，其中的透镜加工量是基于所述转角以及在该转角上的镜框形状数据而得出的；一用于放大相对位移的装置，其可将透镜支撑装置与定位装置之间的相对位移放大；以及一检测装置，当透镜支撑装置与定位装置接触时，该检测装置利用放大后的位移检测出在当前转角时所要执行的加工业已完成。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于刀具所在位置在透镜支撑装置的正下方，用于支撑透镜的装置可在垂直方向上自由移动，定位装置在垂直方向上约束透镜支撑装置的向下移动。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于用于放大相对位移的装置包括一摆动元件，其选择透镜支撑装置和定位装置中之一装置相接触，该摆动元件由一摆动轴支撑着，摆动轴设置在透镜支撑装置和定位装置中的另一装置上，且摆动轴与一位置之间的距离被设定为小于摆动轴与摆动元件一自由端之间的距离，所述位置是指摆动元件与从透镜支撑装置和定位装置中选出的所述装置的接触位置。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于所述检测装置可检测到摆动元件自由端的通过。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于摆动元件由摆动轴支撑着，摆动轴设置在透镜支撑装置上，由于摆动元件的端部与定位装置接触，摆动元件可绕摆动轴转动，当摆动元件的自由端经过所述检测装置时，检测装置检测出加工已经完成。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于摆动元件的形状是这样的其端部与定位装置相接触的一支臂与其自由端通过检测装置的另一支臂相对弯折成预定的结构，且具有自由端的那一支臂向下延伸。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于检测装置固定在透镜支撑装置上，其所在位置在摆动轴的下方。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于摆动元件的形状为倒L型。
全文摘要
本发明公开了一种透镜加工设备，其可根据镜框的形状数据对透镜进行加工，并能高精度地检测透镜加工是否完成。该透镜加工设备包括一透镜单元4，其包括一夹持轴，该夹持轴对透镜1的支撑方式使得透镜1可自由转动，并自由地将透镜1向一刀具50移动；一定位元件34，其可与透镜单元4接触和分离，并对透镜单元4向刀具的移动进行约束，将其限定在一个与透镜1加工量相对应的位置上，加工量是基于镜框的形状数据而得出的；一传感器臂300，其可将透镜单元4与定位元件34之间的相对位移放大；以及一传感器320，该传感器利用放大后的位移来判断透镜单元4与定位元件34是否已接触。
文档编号B24B9/14GK1449888SQ03109520
公开日2003年10月22日 申请日期2003年4月8日 优先权日2002年4月8日
发明者和田丰治 申请人:保谷株式会社