JPS6384862A - 玉摺機用センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産　　−の　　　′ 本発明は、眼鏡フレームに眼鏡レンズの端部が嵌合保持
され得るように、眼鏡レンズを切削加工する玉摺機に用
いられる玉摺機用センサに関するものである。

」Ｌへ１１ 近時、熟練を要しないで、顧客へ迅速なサービスを行な
えるように、省力化と操作性の向上を図った自動玉摺機
が開発され、実用に供されようとしている。

この自動玉摺機は、例えば特開昭６０−７１１５６号公
報に記載されているように、斜面形成砥石に眼鏡レンズ
（以下レンズという）の縁面を接触させた状態に保ち、
砥石の軸線と平行な軸線の回りにレンズを回転させると
共に、その軸線に対するレンズの回転角の関数として当
該軸線と平行にレンズを移動させ、砥石とレンズの接触
点が所定の軌跡（眼鏡フレームの軌跡）を描くようにし
て、レンズの端部に斜面を形成するものである。

そして、レンズの前面及び後面のある領域に各々対応さ
せてレンズについて予め行った検出゛操作によって得た
２つの標点軌跡と１群の定められた軌跡との比較にもと
づいて、前記２つの標点軌跡の中間に存する１つの軌跡
を選択し、その軌跡に沿ってレンズを切削加工すること
ができる。

が　　しよ　と　る 特開昭６０−７１１５６号公報に開示されている自動玉
摺機によれば、粗削加工済のレンズあるいは未加工レン
ズのいずれについても斜面形成用軌跡を求めることがで
きるが、レンズの板厚データを直接測定していないので
、各種レンズを想定して、多数の切削軌跡を予めメモリ
に記憶しておく必要がある。このため記憶容量が限られ
ているシステムには不利である。また、標点軌跡を求め
るために、ポテンションメータを用いると、デジタルデ
ータに変換するＡ／Ｄ変換器がなくてはならない。

立Ｊしガ旦」！ この発明は、上述した従来の自動玉摺機の問題点を解決
するため、レンズの板厚を直接測定する玉摺機用センサ
を提供することを目的とする。

、Ｊを　　するための 本発明の玉摺機用センサは、第１キャパシタンスセンサ
と第２キャパシタンスセンサから構成されている。第１
図を参照すると、第１キャパシタンスセンサ３は、一対
のプローブ３１．３２からなる。このプローブ３１．３
２は、レンズ１の板厚を測定するためにレンズ１を挟ん
でレンズ１の被測定面にて対向して設けられる。

このプローブ３１．３２は、それぞれ絶縁体３７．３８
で被覆された電極３３．３４とリード線３５．３６とを
有している。

第１図と第２図を参照すると、第２キャパシタンスセン
サ４は固定電極４１と可動電極４２とを有する。この第
２キャパシタンスセンサ４は前記被測定面と基準面の距
離を測定するためのものである。

作」Ｌ 第１キャパシタンスセンサ３のプローブ３１．３２によ
り、レンズ１の板厚を測定し、第２キャパシタンスセン
サ４により被測定面と基準面の距離を測定することがで
きる。

支１に 以下、この発明を図示の一実施例により説明する。

この発明の一実施例が第１図のブロック図で示されてい
るように、レンズ１のチャッキング機構２、第１キャパ
シタンスセンサ３、第２キャパシタンスセンサ４、キャ
パシタンスセンサ駆動装＠５、像型センサ６、（ρ、θ
）センサ７及び制御装置８が設けられている。

レンズ１のチャッキング機構２は、支持体２ａと支持体
２ｂを有する。この支持体２ａ１２ｂは駆動源２Ｃによ
り回転可能である。また支持体２ａ、２ｂは軸方向に移
動可能である。

第１キャパシタンスセンサ３は、レンズ１の前面１ａと
後面１ｂに当接するためのプローブ３１．３２を有して
いる。プローブ３１．３２はそれぞれ円形の電極３３．
３４とリード線３５．３６を有し、電極３３．３４とリ
ード線３５．３６は絶縁体３７．３８でそれぞれ被覆さ
れている。プローブ３１．３２のレンズ当接部分はそれ
ぞれ凸（球）面形状になっている。

絶縁体３７．３８の誘電率をεＣ１電極３３．３４から
プローブ３１．３２の凸面までの絶縁体３７．３８の平
均の厚さをｄｃ１電極３３．３４の面積をＡ、レンズ１
の誘電率を８９、レンズ１の最小板厚をｄＱとして、絶
縁体３７．３８が、 εＣ／ｄＣ＞　　εＱ／ｄｉ、、（１）なる関係を有す
るものとすれば、両電極３３．３４間のキャパシタンス
値ＣΔ２は ＣΔ２− （εＣＡ／２ｄｃ）　　εＱ　／ｄＱ εｃＡ／２ｄｃ＋εＱ　Ａ／ｄ　Ｑ テεＱＡ／ｄＱ ＝Ｋ・１／ｄＱ、、、、、（２＞ となる。

レンズ１の被測定部の板厚ｄはｄ、≧−ｄ９であるから
（２）式の一般式は ＣΔＺ−Ｋ・１／ｄ　、、、、、（３）とおくことがで
きる。

上述したように、絶縁体３７．３８で電極３３．３４と
リード線３５．３６をそれぞれ被覆することにより、例
えばレンズ１が粗削加工されたあと、レンズ１に水滴が
残っていても、第１キャパシタンスセンサ３と第２キャ
パシタンスセンサ４は水滴に影響をうけずキャパシタン
スセンサとして機能するようになっている。

レンズ１はきわめて複雑な曲面（度数カーブ）を有して
いるため、プローブ３１．３２とレンズ１の前面１ａあ
るいは後面１ｂに多少の間隙があっても、対向する電極
３３．３４によって挾まれた部分のレンズ１の平均板厚
が測定できるように、絶縁体３７．３８の誘電率及びプ
ローブ３１．３２の凸面形状を設定する。

また、プ０−７３１．３２は、好ましくはレンズ１の度
数カーブに沿うように、回転可能に取りつける構造にす
るとよい。

キャパシタンスセンサ駆動装置５は、像型センサ６ある
いは制御装Ｗ１８のコマンド信号により、第１キャパシ
タンスセンサ３と連動して第２キャパシタンスセンサ４
を、チャッキング機構２の軸方向（第１図水平方向）と
その直交方向（第１図垂直方向）に変位させることがで
きる。

第１キャパシタンスセンサ３及び第２キャパシタンスセ
ンサ４は、図示しないが、プローブ３１．３２がレンズ
１の前面１ａ及び後面１ｂに当接する方向にばね等によ
り偏倚する構造にする。

第２キャパシタンスセンサ４は、プローブ３２が、基準
面からどれだけ変位したかを測定するものであり、レン
ズ１の被測定面と所定の基準面（図示せず）の距離を測
定する。

第２キャパシタンスセンサ４は、第２図に示すように固
定電極４１と可動電極４２からなる。そのキャパシタン
ス値ＣＺＲは ＣＺ’＊　−εＡ＊／ｄ＊、、、、、（４）となる。

但しε：電極間充填物の誘電率、 八Ｒ：電極面積、 ｄＲ：電極間距離 第１図に示すように、第１キヤパシータンスセンサ３と
第２キャパシタンスセンサ４との間にはスイッチ９が接
続されている。このスイッチ９は、第３図において後述
するように、制御装置８のコマンド信号により、各測定
モードに応じて切換えられる。

像型センサ６及び（ρ、θ）センサ７は眼鏡フレームの
座標データを発生するもので、従来の自動玉摺機に設け
られている周知のものおよび／または眼鏡フレームから
得られる座標データを用いることができる。なお、ρは
レンズの幾何学中心から被測定点までの距離を示し、θ
は基準経線と被測定点を通る経線との間の角度を示して
いる。

制御装置８は、（ρ、θ）センサ７とキャパシタンスセ
ンサ駆動装置５を結合するＩ１０インターフェース８１
、マイクロプロセッサ（第１図ではＭＰＵ）８２、測定
プロセスを制御する制御用メモリ（第１図ではＲＯＭ）
８３及び測定データを記憶するランダムアクセスメモリ
（以下メモリという。第１図ではＲＡＭ＞８４から構成
される。

第３図は、測定データの処理回路の一例を示す回路図で
あり、このデータ処理回路は、積分回路９１、シュミッ
トトリガ回路９２及びカウンタ９３を有している。この
カウンタ９３は制御装置８に接続されている。

積分回路９１は、演算増幅器を有し、その非反転端子に
基準電圧ＶＲが供給され、反転端子と出力端子との間に
は第１キャパシタンスセンサ３のキャパシタンス値ＣΔ
ｚ１第２キャパシタンスセンサ４のキャパシタンス値Ｃ
ＺＲ１校正用キャパシタＣ＋　、Ｃ２がスイッチ９を介
して並列接続されている。

積分回路９１の出力はシュミットトリガ回路９２に供給
され、シュミットトリガ回路９２の出力はカウンタ９３
に供給されるとともに、入力抵抗Ｒを介して演算増幅器
の反転端子にフィードバックされる。

積分回路９１の出力波形は、第４図（ａ　）に示すよう
に三角波となり、シュミットトリガ回路９２の出力波形
は、トリガレベルを適切に選択することによって、三角
波の頂点と底点に対応した矩形波パルスとなる。そのパ
ルス繰返し周期Ｔは Ｔ−Ｋｔ　ＣＩ　Ｒ，、、、、（５） 但しＫＩ：定数 ＣＩ＝積分回路のキャパシタンス値゛ Ｒ：入力抵抗値 また、パルス繰返し周波数ｆは、 ｆ　−１／Ｔ−１／Ｋｚ　・Ｃｔ　・Ｒ、、、、、（６
） であるから、レンズ１の板厚測定モードのときは（３）
、（６）式からそのパルス繰返し周波数ｆΔＺは、 ｆΔｚ−１／Ｔ−ｄ／に−Ｋｘ　・Ｒ 、、、、、（７） となる。いま、レンズ１の被測定部の板厚ｄをΔＺとす
ると ｆΔｚ　　ＯＣ：　　Δ２．　　、　　、　　、、　　
（８）となる。

同様に、所定の基準面とレンズ１の前面１ａまでの距離
ＺＦＩについては、パルス繰返し周波数ｆｚＲは ｆｚＲｏｃＺ＊　、、、　、、（９） となることがわかる。

従って、カウンタ９３の計数値は、レンズ１の被測定部
の板厚ΔＺ１基準面とレンズ１の前面１ａまでの距離Ｚ
Ｒにそれぞれ比例する。

ここで、レンズ１はその素材がプラスチックやガラスで
あるので、レンズ１の板厚Δ２の測定にあたっては、材
質による校正が必要となる。このため、例えば当該素材
を電極間に挟持したキャパシタＣ＋　、Ｃ２を積分回路
９１に接続しである。

上述したレンズ１の板厚（ΔＺ）測定モード、距離（Ｚ
Ｒ）測定モード及び校正モードはそれぞれ制御装置８の
コマンド信号によりスイッチ９が切換えられることによ
り設定される。

このようにして、カウンタ９３で計数されたデータは、
Ｉ１０インターフェース８１（第１図）を介してメモリ
８４に記憶される。

ここで、板厚測定モードと距離測定モードをレンズ１の
回転にともなって交互に制御装置８に読み込むか、また
はレンズ１の１回転を距離測定モードとし、レンズ１の
次の１回転を距離モードとして、それぞれのデータを読
み込むようにしてもよい。

第５因は、距離測定モード（以下ｚＲ測定モードという
）と板厚測定モード（以下Δ２測定モードという）を交
互に行う場合のフローチャートを示したものである。

まず、操作が開始されると、第３図のカウンタ９３の初
期化が行われ、第３図のスイッチ９はキャパシタＣＺＲ
に接続されてＺＲ測定モードに設定される。次いで、第
１図のプローブ３２をレンズ１の後面１ｂに当接したの
ち、プローブ３１をレンズ１の前面１ａに向けて移動す
る。

この操作は制御装置８のコマンド信号にもとづいて、キ
ャパシタンスセンサ駆動装置５がプローブ３１．３２を
それぞれ駆動することによって行なわれる。そして、い
まプローブ３１がレンズ１の前面１ａに当接すると、第
３図のカウンタ９３の計数値は一定となるから、その計
数値に対応する基準面とレンズ１の前面１ａまでの距離
７尺が所望の一定値かどうかを知ることができる。もし
、距離２尺が一定値にならなければ、一定値になるまで
キャパシタンスセンサ駆動装置５はプローブ３１を移動
させる。

かくして、距離ＺＲが一定値になれば、（ρ、θ）セン
サの出力データとともにデータ（ρ０、θｏ　、　ＺＲ
ｏ　）が第１図のメモリ８４に記憶される。

そして、第３図のスイッチ９がキャパシタＣ＋又はＣ２
に切替られて、レンズ１の板厚ΔＺの校正がΔＺ測定モ
ードに先だって実行される。Δ２測定モードのときには
、スイッチ９がキャパシタＣΔ２　（第３図）に切換わ
るので、データ（ρｏ１θｏ１ΔＺｏ）がメモリ８４に
入力される。

この最初のデータの入力が終了すると、レンズ１の回転
が開始され、まずＺＲ測定モードにされて、（ρ、θ）
センサ７の出力データとともに、データ（ρ１１θｉ、
Ｚｐｉ）、ｉ＝１．２．３、・・・がメモリ８４に記憶
される。

レンズ１の回転速度は通常データ検出速度に比べて遅い
ので、ＺＲ測定モードからΔＺ測定モードに切換えられ
ても、実質的には同じ位置（ρｉ、θｉ）のデータΔＺ
ｉが得られる。このようにしてデータ（ρ１１θ１１Δ
Ｚｉ）が第１図のメモリ８４に記憶される。

ＺＲ測定モードとΔＺ測定モードによる測定が終了する
と、レンズ１の回転は停止され、検出操作は終了する。

測定データは、第６図に示されているように、メモリ８
４に記憶される。

次いで、斜面形成カーブの演算は、第７図に示されてい
るフローチャートのように実行される。すなわち、レン
ズ１の板厚Δ２の最大値を有するデータ（ρに１″θに
１ΔＺｋ）とその最小値を有するデータ（ρｊ１θｊ１
ΔＺｊ　）とにもとづいて、斜面の稜線（ヤゲン）カー
ブが第１図のマイクロプロセッサ８２で演算され、その
演算結果はメモリ８４に記憶される。従って、レンズ１
の斜面切削加工は、このヤゲンカーブにもとづいて（図
示しない切削装置により）行なうことができる。

上述の説明は、主として未加工レンズのデータ処理につ
いて行ったが、レンズの縁が粗削加工されたレンズにつ
いてもほぼ同様である。しかし、加工レンズの場合は、
ｆｌＲＪ５がレンズ端面からはみ出ないようにして距離
ＺＲと板厚ΔＺの測定が行なわれなければならない。

ところで、この発明は上述した実施例に限定されない。

第１キャパシタンスセンサ３には、更に電極３３．３４
の周縁に電気力線の端縁効果を減少するためのガード電
極を設けるようにしてもよい。またチャッキング機構の
後面当接部はゴム等の絶縁物で形成されているため、こ
れを眼鏡フレームに相当する領域を充分カバーし得る大
きさの円環形状とし、その中に電極３４を埋め込むよう
にすることもできる。

更に、データ処理回路は、積分回路９１とシュミットト
リガ回路９２の組合わせの代りに、パルス発生回路、例
えばアステーブルマルチバイブレータ（非安定マルチバ
イブレータ）で構成してもよい。

発」し久ｊじＬ 本発明によれば、次のような実用上顕著な効果を秦する
。

（１）眼鏡レンズを挟んでその被測定面に対向して設け
られ、レンズ板厚Δ２を直接測定する第１キャパシタン
スセンサのキャパシタンス値と、基準面から当該被測定
面までの距＠Ｚｌ？を測定する第２キャパシタンスセン
サのキャパシタンス値にもとづいてレンズの板厚を直接
正確に測定できる。そしてポテンションメータを用いて
標点軌跡を求める従来のものとは異なり、各梗レンズを
想定して多数の切削軌跡を予め準備する必要がない。ま
た、第１キャパシタンスセンサと第２キャパシタンスセ
ンサから得られた測定データを用いて演算して斜面の切
削加工データを求めることができるので、斜面の切削加
工データを予め複数用意しておいて実測データとの比較
によって最も近似する切削加工データを選択する従来の
自動玉摺機に比べて、メモリの記憶容量を小さくするこ
とができるばかりでなく、眼鏡フレームによりフィツト
した切削加工データを得ることができる。

（２）キャパシタンスセンサは、アナログデータを出力
するが、このアナログデータをデジタルデータに変換す
ることはきわめて容易であり、従来のポテンションメー
タを用いてアナログデータを出力してデジタルデータを
変換するのとは異なり高価なＡ／Ｄ変換器を用いること
なく、それを用いた場合と同様かそれ以上の測定精度が
得られる。

（３）レンズ板厚測定及び距離測定のいずれもキャパシ
タンスセンサを用いるために、レンズ板厚測定及び距離
測定においてデータを処理する時データ処理回路を共用
できる・。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示すブロック図、第
２図は第１図の実施例の第２キャパシタンスセンサの構
造を示す斜視図、第３図はデータ処理回路図、第４図は
第３図の各部の波形図、第５図は測定プロセスのフロー
チャート、第６図はメモリのデータ格納状態を示す模式
図、第７図は切削加工データを求めるプロセスのフロー
チャートである。 １、、、、、レンズ ２、、、、、チャッキング ３、、、、、第１キャパシタンスセンサ４、、、、、第
２キャパシタンスセンサ５、、、、、キャパシタンスセ
ンサ 駆動装置 ８、、、、、制御装置 ９、、、、、、スイッチ ３１．３２．１０−ブ ３３．３４．電極 ３５．３６．リード線 ３７．３８．絶縁体 ご 代理人　弁理士　田辺　徹（１゛ゼ ゝく 第３図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）眼鏡レンズの板厚を測定するために前記眼鏡レン
   ズを挟んで被測定面に対向して設けられ、それぞれ絶縁
   体で被覆された電極とリード線を有する一対のプローブ
   からなる第１キャパシタンスセンサと、 前記被測定面と基準面の距離を測定するた めに、固定電極と可動電極を有する第２キャパシタンス
   センサと、 を備えたことを特徴とする玉摺機用センサ。