【発明の詳細な説明】
基部カーブ屈曲装置
発明の背景
本発明は、一般的には眼鏡、特にレンズを保持するワイヤフレームを形成する
方法および装置に関する。
多くの眼鏡フレームは金属から形成される。金属が、人の耳の上で弧を描くテ
ンプルを形成し、金属が、2つのレンズの間のブリッジを形成するために用いら
れ、レンズは、レンズ縁と呼ばれる湾曲した金属フレームで保持される。各ワイ
ヤは、レンズの光学軸のまわりに形状カーブと呼ばれる主たる湾曲を有し、これ
がレンズに嵌合する。表面が球形であるレンズの端部に合うように、基部ターム
と呼ばれる第2の湾曲を有する。
レンズ縁を形成するために、ワイヤは、スプールから供給され、まっすぐにさ
れ、それから、連続した曲げステーションで曲げることにより、第1のまたは基
部カーブおよび第2のまたは形状カーブをレンズ縁に形成する。従来技術のシス
テムにおいて、屈曲装置の端部における移動可能な要素を有する一連のローラー
を用いてワイヤにカーブが形成される。屈曲装置の端部における移動可能な要素
は、ワイヤに対して転位可能である。ワイヤに対する曲げローラーの転位が大き
い程、ワイヤがローラーの上を通過するとき、より大きな湾曲がワイヤに形成さ
れる。しかし、1つのステーションでの1つの軸においてのみワイヤを曲げるこ
とが可能である。すなわち、現在、基部カーブおよび形状カーブの両方を同時に
ワイヤに形成するための技術は存在しない。
このように、従来技術に関する問題の1つは、基部カーブを形成したワイヤに
形状カーブを形成するための、第1と第2の曲げステーションとの調整である。
この問題を解決するために、従来技術は、比較的小さなローラーを有する曲げス
テーションに頼り、互いにできるだけ近くに曲げステーションを配置していた。
このように、近くに配置された曲げステーションおよび小さなローラー(おそら
く4分の1インチ)を用いて、基部および形成カーブが、ワイヤの一点で同時に
形成されるかのようにワイヤを曲げる。すなわち、ワイヤが第1と第2の曲げス
テーションとの間を移動する距離は、実際上無視される。
小さな曲げローラーではあっても、第1と第2の曲げステーションとの間のワ
イヤの走行において有限の差が存在する。この有限の距離のため、多くのレンズ
縁が製造において不合格品となるような曲げの誤りが生じる。このような従来技
術システムは、ワイヤでの変化を適応させるための曲げのオンライン修正を備え
ていない。スプールの一端でのワイヤと他端でのワイヤとの間に大きな冶金差が
存在することは公知である。従って、ワイヤがスプールから引き出され、レンズ
縁に形成されるとき、ワイヤ材料自体は、2つの曲げステーションを通過すると
き、セグメントによって異なる。しかし、このような従来技術の曲げシステムに
おいて、ワイヤにおける変化を適応させるために、2つの曲げステーションの曲
げ特性をモニターし、オンラインで変えるための設備が存在しない。
このような従来技術のアイワインダー(eyewinder)システムは、第1および第
2の曲げステーションが近くに配置されているので、レンズ縁に大きな、かつ望
ましくない応力が生じる。これは、2つのステーションによって形成された直交
方向においての同時の曲げが近いためであるとともに、小さな曲げの曲率半径が
鋭いためである。このように、ワイヤは大きな応力を受け、多くのワイヤが許容
可能な製造仕様に合わない。
従来技術システムの別の欠点は、完成したレンズ縁は、レンズ縁を所望の形状
の金属の取付け具と、手動で光学的に比較することによって検査されるのみであ
る。このような技術は、時間がかかるので、煩わしく不正確な検査はあまり行わ
れない。従って、品質制御がよくない。
発明の要旨
本発明の装置および方法は、コントローラによって操作される一連のステーシ
ョンを有し、好適には、各ステーションによって提供される対話式の制御アルゴ
リズムおよびフィードバック情報に従って各ステーションを作動させるコンピュ
ータを有する。スプールがワイヤを直線ステーションに送る。直線ステーション
の後、ワイヤは第1のトランスポートステーションを通過し、第1の曲げステー
ションに入る。第1の曲げステーションにおいて、第1または基部カーブが、ワ
イヤに形成される。第1の曲げステーションの結果、第1の曲げステーションを
出るワイヤの部分がヘビ状の形状を得る。第1の曲げステーションは、第2の曲
げステーションから大きく離れている。第1と第2の曲げステーションの間には
、張力制御または張力測定ステーション、長さ測定ステーションおよび第2のト
ランスポートステーションがある。張力測定ステーションは、ヘビ状のワイヤが
第1の曲げステーションを出るときのワイヤの張力を測定する。ワイヤの長さが
制御され得るようにワイヤの張力を制御することが重要である。長さ測定ステー
ションにおいて、適切なエンコーダを有する一対のローラーが、測定ステーショ
ンを通過するワイヤの長さについての情報をコントローラに伝達する。ワイヤの
長さおよび張力測定を維持することによって、第1の曲げステーションで形成さ
れた湾曲の位置についての情報とともに、下流の第2の曲げステーションは、設
計が求めるように、形状カーブまたは第2の湾曲をワイヤの適切な位置に正確に
形成し得る。
長さ測定ステーションを出ると、ワイヤは、第2のトランスポートステーショ
ンに入り、そこで、第2の曲げステーションに入るために配置される。第2の曲
げステーションにおいて、ワイヤは直交軸に沿って曲げられ、ワイヤに形状カー
ブを形成する。形状カーブは、その道にそって各点でワイヤに適切に形成される
。曲げステーションを出ると、ワイヤは二重剪断ステーションを通過し、そこで
、レンズ縁は、ワイヤの長さの残りの部分から分離される。
剪断ステーションの後、レンズ縁は、検査ステーションに送られ得、そこで、
基部カーブおよび形状カーブの像が分析され、多数の点のいずれかの点での曲率
半径を決定する。それから、半径測定は、ワイヤの所与の形状の所定の、所望の
半径と比較される。コントローラに保存される所定の基準に応じて、ワイヤは、
検査に合格または不合格のいずれかになり、所望の形状からの変量が適切な表示
によって示される。さらに、検査ステーションによって示された半径および長さ
の誤りは、コントローラによって用いられ、最終的なレンズ縁が所望の全体的な
3次元形状と近似するように工程を調整する。
上記のように、システムは、少なくとも2つのトランスポートステーションを
用いる。本発明のシステムにおいて、各トランスポートシステムは、いずれかの
側に歯を有する柔軟なベルトを用いて均一に駆動される複数の対の対向するロー
ラーを有する。このようなトランスポートシステムは、ワイヤを緩やかに運び、
従って、1つのステーションから次のステーションへ移動する間、ワイヤへの損
傷を軽減する。
本発明の好適な実施態様において、第1および第2の曲げステーションは、8
インチも離れ得る。張力測定ステーションおよび長さ測定ステーションを2つの
曲げステーションの間に配置することによって、コントローラは、測定されたワ
イヤの張力および長さに応じて、ワイヤが第2の曲げステーションを通過すると
き、第2または形状カーブがワイヤに正確に形成されるように、第2の曲げステ
ーションを作動させる。このシステムは、また、ワイヤの走行を逆にすることも
可能である。剪断のための十分なクリアランスをワイヤに与えるために、第2の
曲げステーションを出るとき、ワイヤのある部分はまっすぐでなくてはならない
。また、測定ステーションは、システムの各ステーションを作動させるコントロ
ーラとの組み合わせによってこの望ましい結果の達成を助ける。
剪断ステーションにおいて、ワイヤは二重に剪断される。すなわち、ワイヤは
、2つの固定されたダイの間に配置され、移動可能なダイが、固定されたダイの
間に配置されたワイヤのセグメントを打ち抜く。このように、ワイヤの両端部に
、同じ方向にわずかにばりができる。これは、ワイヤのばりは、レンズの方に配
置され、外側に伸びず、レンズ縁の外面にばりをつくるので、有利である。
検査ステーションは、レンズ縁を受け入れるための回転可能なステージを有す
る。レンズおよびプリズムの配置は、レンズ縁の直交像をカメラ、好適には、電
荷結合素子カメラに投影するために用いられる。直交像生成システムによれば、
検査ステーションは、ワイヤの形状カーブとともにワイヤの基部カーブの像を生
成する。これらの未処理のデータは、レンズ縁の表面に沿った異なる点における
曲率半径の一連の測定値を生成するためのコントローラにおける像修正アルゴリ
ズムを用いて処理される。これらの曲率半径は、レンズ縁の周辺部の多数の点に
おいてとられた形状カーブとともに基部カーブの曲率半径の測定値である。これ
らの半径の測定値は、製造仕様に合うレンズ縁の所定の、所望の半径および半径
交差と比較される。いずれの1つまたはそれ以上の測定された点が、許容可能な
基準とは異なる限りにおいて、このような変量が、印字または映像ディスプレイ
のいずれかのディスプレイによって示される。この情報は、また、統合されてワ
イヤの長さの測定値を提供する。さらに、剪断の角度が記録される。
曲率半径における所望の半径からの測定された変量および全体のワイヤの長さ
に基づいて、コントローラは、連続するワイヤを所望の曲率半径に近似させるよ
うに、装置の個々のステーションを最適化する。
シャトルおよび他の曲げシステムによって、ワイヤが、基部カーブに形成され
るとき、ワイヤはヘビの形状をとる。すなわち、ワイヤは、最初、1つの横方向
に、それから、反対方向に曲がる。ワイヤの湾曲が、1つの側から他の側に変わ
ると、ワイヤの先頭部および尾部が、最初、一方向に、それから、反対方向に向
けられる。もし、ワイヤが、先頭部および尾部で圧迫されているなら、基部カー
ブは、ワイヤに正しく形成され得なく、ワイヤを保持する装置はワイヤに疑似の
湾曲を製造する。別の問題は、ワイヤは、ワイヤにさらなるカーブを形成する下
流のステーションと調整不良になることである。言い換えれば、尾部が先頭部を
動かす。
本発明は、改良された基部カーブ曲げ装置を提供する。本発明の一部として、
基部カーブ装置は、回転台と共に作動されるシャトルを有する。回転台はシャト
ルの回りを作動する。回転台の目的は、先頭部、すなわち、ワイヤのヘビの頭の
正しい向きを可能にし、尾部、すなわち、ヘビの尾を移動させることである。従
来技術システムは、先頭部および尾部の両方を圧迫しようとしていた。従って、
ワイヤに与えられた曲げ運動により、しばしば、先頭部が動き、測定ステーショ
ンまたは第2の曲げステーションなどの次のステーションとの調整が不良であっ
た。
図面の説明
図1は、アイワインダーシステムの模式図である。
図2は、直線ステーションの断面模式図である。
図3Aおよび図3Bは、それぞれ、トランスポートステーションの断面図およ
び平面図である。
図4Aは、第1の曲げステーションの平面図である。
図4Bは、第1の曲げステーションの第1の側面図である。
図4Cは、第1の曲げステーションの第2の側面図である。
図4Dは、張力測定ステーションの拡大模式図である。
図4Eは、測定ステーションの拡大模式図である。
図5は、第2の曲げステーションの模式図である。
図6Aは、剪断ステーションの模式断面図である。
図6Bは、従来技術の剪断動作の結果の模式図である。
図7Aは、検査ステーションの模式図である。
図7Bは、検査ステーションのステージの平面図である。
図7Cは、検査ステーションの像領域の拡大図である。
図8Aは、改良された基部カーブ曲げステーションの断面図である。
図8Bは、図8の基部カーブ曲げステーションの断面図である。
図8Cは、図8Aの基部カーブ曲げステーションの部分端面図である。
図8Dは、図8Aの基部カーブ曲げステーションの底面図である。
詳細な説明
図1において、アイワインダーシステム10が示されている。システム10は
、レンズ縁109を形成するために、ワイヤ11の上で作動する複数のステーシ
ョン85、100〜108を有する。レンズ縁109は、検査ステーション14
0によって検査される。ステーション100〜108のすべておよび検査ステー
ション140は、コントローラ120によって作動する。コントローラ120は
、コンピュータ、または中央処理装置および/またはマイクロプロセッサ、ラン
ダムアクセスメモリを有する他の適切な装置、並びにステーション100〜10
8および検査ステーション140からの情報を受け取り、ステーション100〜
108および検査ステーション140に制御信号を伝達する適切な入力/出力ラ
イン95、110〜119を有する。
レンズ縁109に形成されるワイヤ11は、ステーション100におけるスピ
ンドルでワイヤの標準リールから引き出される。ステーション100は、ワイヤ
11がステーション100から引き出されるときワイヤ11の行き過ぎを防止す
るための当該分野に公知の適切な制動装置を有する。それから、ワイヤ11は、
ワイヤからキンクを除去する機能を果たす直線ステーション101を通過し、第
1のトランスポートステーション102に運ばれる。直線装置101は、図2に
さらに模式的に詳細に示される。ワイヤ11は、システム10を通過する間、一
般的に垂直である長軸(領域の最大の第2のモーメント)を有する。ワイヤの短
軸は、長軸と直交すると考えられる。ワイヤが、スプール11から引き出される
と、ワイヤは、曲げまたはカーブを有し易いので、まっすぐにすることが必要で
ある。
直線ステーション101は、第1および第2の直線装置101.1および10
1.2を有する。各直線装置101.1および101.2は、9つのローラーを有
する。これらのローラーの機能は、ワイヤが直線装置の中のヘビ状の道をたどる
ようにすることである。ヘビ状の道を走行する際、ヘビは、上に、それから下に
、それから上にそして下へと交互に湾曲し、ワイヤは、湾曲していない状態で各
直線装置101.1および101.2を出る。このように、ワイヤが直線装置10
1.1を通過すると、短軸における残りの変形もなくなる。なぜなら、直線装置
内のローラーが、最初に一方向、それからもう一方の方向に、ワイヤを弾性点を
越えて塑性域へと十分に変形し、ワイヤにおける残りの塑性のひずみがなくなり
、まっすぐになるからである。従って、第1の直線装置101.1が短軸に沿っ
てワイヤをまっすぐにし、直線装置101.2が長軸に沿ってワイヤをまっすぐ
にする。このような第1および第2の直線装置101.1および101.2を有す
る直線ステーションは、従来技術において公知である。典型的な7つのステーシ
ョン直線装置において、最初の一対のローラーは互いに対向し、最後の2つのロ
ーラーも互いに対向している。これらの最初および最後のローラーの対が、ワイ
ヤを直線ステーションの中を案内し、制御する。5つの中間のローラーはワイヤ
のヘビ状の通路を形成し、そしてワイヤを塑性変形領域に形成するように配置さ
れる。
ワイヤ11は、直線ステーション101を出た後、第1のトランスポートステ
ーション102に入る。第1のトランスポートステーション102は、更に、図
3A、3Bに示す。トランスポートステーション102は、対向しているローラ
ーが4つの対をなして配置されている駆動ローラー304を有する。ゴムなどの
柔軟な材料からなるベルト300は、この両側に歯301を有し、駆動ローラー
304の対向している対の間を通過し、バネで引っ張られたアイドラーローラー
303を通り、駆動プーリ302の上を通る。このように、駆動ローラー304
は、歯ベルト300によって均一に駆動される。4対の対向するローラー304
は、柔軟な歯ベルト300によって駆動されているので、ベルト300と駆動ロ
ーラー304のギヤとの間にほとんどまたは全くバックラッシュがない。これに
より、ワイヤ11は、第1のトランスポートステーション102を通過するとき
、緩やかに運ばれる。このように、ローラーとギヤとの間の回転における不一致
は、従来技術の標準的なギヤ駆動の場合のようにワイヤ11に伝達されるのでは
なく、ベルト300の歯によって吸収される。
図3Bを参照すると、駆動プーリ304が、トランスポートステーション10
2の1つの側面に配置されている。ローラー304は、幅が約1インチであり、
なめらかで改善された表面を有する。上シャフト307が、上駆動ローラー30
4を1組のワイヤプーリ310に接続する。各上ワイヤプーリ310は、ワイヤ
11の1部分を収納するための溝316を有する。下ローラー304は、下ワイ
ヤ駆動プーリ312に接続しているシャフト306を有する。これらの下ワイヤ
駆動プーリ312は、また、ワイヤ11を収納するための溝318を有する。上
シャフト307は、固定された下シャフト306の方へバネで付勢されている。
従って、ローラー304が1方向に回転すると、その動きは、シャフト307お
よび306を介してワイヤ駆動プーリ310、318に与えられる。これらのプ
ーリは、シャフト307のバネによってワイヤとの接触を維持し、ワイヤ11を
進めて、トランスポートステーション102を通過させる。
第1のトランスポートステーション102を出ると、ワイヤ11は、第1の曲
げステーション103に入る。図4A〜図4Bを参照すると、ワイヤ11が、4
対のローラーを通過することが分かる。ローラー401、402は、入力案内ロ
ーラーであり、中間ローラー416、417およびワイヤ11をシャトル405
に送る出口ローラー403、404がある。ローラー416、417はワイヤの
垂直位置を制御する。シャトル405は、往復運動が可能であり、2つの曲げロ
ーラー406、407のうちの1つをワイヤ11に接触させる。ローラー407
が、1方向に、ローラー406がもう一方の方向にワイヤを曲げ、ヘビ状の形状
をワイヤ11に与え、基部カーブをそこに形成する。シャトル405は、シャト
ル405の表面412に接続されているボールネジ408およびナット409に
よって作動される。ボールネジは、制御ライン113の制御信号に応じてボール
ネジモーター(図示せず)によって回転する。ネジ408の回転によって、シャ
トル405が往復移動を行う。シャトル405が、硬いスライド463、464
を有する一対のブッシュ460、461によって支持される。ローラー401、
402および416、417は、約1インチで、溝のない、なめらかな表面を有
する。
第1の曲げステーション103を出ると、ワイヤ11は張力測定ステーション
104および長さ測定ステーション105を通過し、それから、第2の曲げステ
ーション107に入る。第2の曲げステーション107を制御するために、ワイ
ヤの張力および長さの両方を制御することが重要である。このように、もし、ワ
イヤがゆるみ、張力が失われることになれば、その長さが変わり、従って、第2
の曲げステーション107によって形成されるカーブが不正確になる。図4Dに
示される張力測定ステーション104は、ワイヤ11を支持する張力検出ホイー
ル430を有する。該ホイール430によって検出される張力は、変換器432
を介して通信ライン114を通りコントローラ120に伝達される。このような
情報によって、コントローラ120は、ワイヤ11の上で適切な張力を維持する
ように、トランスポートステーション102、106および他のステーションの
速度を制御する。もちろん、張力は、他の手段によって正確に維持され得、従っ
て、張力を測定することが必要である。例えば、剪断後、ワイヤ11のたるみを
とるために、第1のトランスポートステーションを作動し、第2のトランスポー
トステーションを遊転輪にすることによって、ワイヤ11を逆行させ得る。
第1の曲げステーション103と第2の曲げステーション107との間の直線
距離は周知である。しかし、第2の湾曲をワイヤ11に与えるために、第2の曲
げステーション107に入る前に、ヘビ状のワイヤが測定される。測定ステーシ
ョン105が、図4Eに示される。それは、ステーション105を通過するワイ
ヤの長さを測定する。一対のローラー441、442がワイヤ11を支持する。
少なくとも1つのローラー441が適切な回転測定システムを備えるシャフト4
43を有し、回転測定システムは、シャフト443の回転を測定し、回転の動き
を、ライン115を介してコントローラ120に伝達される電気信号に変換する
エンコーダ444を有する。変換器444からの電気信号は、ローラー441、
442の間を通るワイヤの長さを表す。コントローラ120は、第1の湾曲が第
1の曲げステーション103によって形成されるときの時間とともに、ワイヤの
駆動速度を記録する。ステーション105によってとられた距離測定値と共に、
その情報によって、コントローラ120は、長軸のまわりにワイヤを曲げ、その
上での適切な位置でワイヤに形状カーブを与えるために、第2の曲げステーショ
ン107を作動させ得る。
ワイヤ11が測定ステーション105を出た後、第2のトランスポートステー
ション106に入る前に、位置探査シャトル85を通過する。位置探査シャトル
85は、制御ライン95を介して、コントローラ120に接続されている。シャ
トル85は、第1の曲げステーション103の出力において、構造および動作が
シャトル405と同様である。シャトル85は、ヘビ状のワイヤ11を受け入れ
る一対の出力案内ローラーを有する。シャトル85のローラーは、コントローラ
120の制御のもとでボールネジによって駆動される。制御ライン95が、制御
信号をシャトル85に運ぶことによって、ローラーは、ボールネジによって動き
、第2のトランスポートステーション106に入るために、ヘビ状のワイヤ11
を正しく位置づける。トランスポートステーション106は、機能、構造および
動作において第1のトランスポートステーション102と同様である。
第2のトランスポートステーション106を出ると、ワイヤ11は、第2の曲
げステーション107に入る。第2の曲げステーション107も、また、図5に
模式的に示される。好適な実施態様において、第2の曲げステーション107は
、3つのローラー501、502、503を有する3点屈曲装置を有する。第3
のローラー501の垂直位置は、形状カーブをレンズ縁11に与えるために、コ
ントローラ120によって適切に制御される。このような3点屈曲装置は当業者
に
は公知である。このように、ワイヤ11が第2の曲げステーション105を通過
するとき、ローラー501は、コントローラ120の制御下で作動し、所望の形
状カーブのアイワインダー109になるような適切な曲げをワイヤ11に与える
。測定ステーション105と第2の曲げステーション107との間の距離がわか
っているコントローラ120は、形状をレンズ縁109に与えるために、曲げロ
ーラー501の動きを正確に制御する。
第2の曲げステーション107を出ると、アイワインダー109は、剪断ステ
ーション108に入る。剪断ステーション108は、図6Aに示すように、いわ
ゆる二重剪断ステーションである。そこで、互いから離れている一対のダイ60
2、603が打ち抜き601を受け入れる。打ち抜き601はレンズ縁109か
らセクション130を除去する。打ち抜き601は、鈍くなると、レンズ縁10
9の端部に小さなばりを残す。端部610でのこれらの小さなばりはレンズ縁1
09の内面に配置されると考えられる。外面でのこのようなばりは、消費者に受
け入れられない。
コントローラ120によって可能である、本発明の別の特徴は、ワイヤ11の
水平の剪断である。これは、約1インチのレンズ縁109が完全に水平になるよ
うに、第2の曲げステーション107でのローラー501を適切に調整すること
によって達成される。その長さのレンズ縁が第2の曲げステーションから出て、
剪断ステーション108に送られる。レンズ縁109が剪断されると、全ワイヤ
11は、反対の方向に第2の曲げステーション107に戻り、そこで、ワイヤ1
1の切断部分が、ローラー501によって適切に曲げられ、次のレンズ縁109
を提供する。
検査システム140が、図7に更に詳細に示される。ワイヤ11の冶金特性は
ロールごとに変化し、また、ロールを広げている工程の間中変化するので、完成
したレンズ縁と検査する必要がある。このように、ロールの初めより終わりにお
いて、ワイヤの塑性変形が多い。従って、ワイヤの冶金特性は、ワイヤがロール
から引き出された時とは、わずかに異なると考えられる。検査システム140の
目的は、個々のステーション101〜108が、ワイヤの変化した状態に従って
その動作を変える必要があるかどうかを調べるために、ワイヤを周期的に検査す
ることである。もちろん、所望であれば、すべてのレンズ縁109が、検査され
得、または、一連のレンズ縁、例えば、10本に1本を選択して検査され得る。
図7Aを参照すると、レンズ縁109は、軸の回りを回転するガラスステージ
710の上に置かれる。プリズム703がステージの中央に配置される。プリズ
ム703の機能は、ステージの表面に平行に、光がステージを横切るようにする
ことである。
カメラ706が、ステージの一側面に配置される。散光スクリーン702を有
する光源701および反射713がステージの反対側に配置される。光源701
からの光が、カメラ706にレンズ縁109の像を投影する。プリズム703が
、カメラ706にレンズ縁109の内端部の像を投影する。カメラの像領域71
1は、図7Bに最適に示され、図7Cに拡大されている。像713は、ワイヤの
幅Wを示し、像712が、ワイヤの厚みTを示す。
このように、ステージ710が回転しながら、レンズ縁の同じ位置の直交する
像がカメラ706に投影される。従って、カメラはレンズ縁109の短軸と共に
長軸の像も映す。このように、レンズ縁の少なくとも2つの次元が測定される。
ステージ710が回転すると、その位置は、コントローラ120に接続されて
いる光学的エンコーダまたは他の図示されていない手段を用いて測定される。カ
メラも、また、コントローラ120によって作動され、ワイヤの周辺の所定の数
の像、200から250の像を選択する。各像ごとに、その位置でのワイヤの曲
率半径を得る。像領域711は、固定されていると考えられる。しかし、長軸お
よび短軸712、713の像は、レンズ縁109の基部カーブおよび形状カーブ
の曲率半径によって異なる。このように、像領域711における像712、71
3の投影の位置は、一般的に、レンズ縁109の曲率半径に依存している。カメ
ラ706は、典型的に、電荷結合素子カメラである。ステージ710の回転情報
と共に、200から250の測定値からのデータを用いて、垂直面および水平面
におけるワイヤの湾曲とともにワイヤの長さを測定することが可能である。所定
の数の点において曲率半径を測定することによって、それらの点のそれぞれが、
所望の形状のレンズ縁の計算された点と比較し得る。このような比較が、コント
ローラ120によって行われる。コントローラ120は、水平および垂直面にお
ける所定の曲率半径と、カメラ106によって測定された200〜250の位置
とを点ごとに比較を行う。もし、レンズ縁が許容範囲内であれば、コントローラ
は出力ライン160を介して信号をディスプレイ161に伝達することによって
、許容可能性を示す。許容可能性の表示は、映像または印刷ディスプレイ161
の形態をとり得る。もし、コントローラ120が、1つまたはそれ以上の曲率半
径が仕様制限外にあると判断すると、ディスプレイ161への信号160が、ど
の曲率半径が制限外であるのかを示す。装置の1つの実施態様において、映像デ
ィスプレイ161は、測定されたレンズ縁のオーバーレイ像と共に、許容可能な
レンズ縁の第1の像、および、測定された像が理想の像から大幅にはずれている
箇所についての映像ディスプレイ上への表示を含む。
コントローラ120は、また、検査システム140から得られたデータを用い
、様々なステーション101〜108の動作を変えて、ワイヤ11の曲げを最適
にし、所望の3次元の形状に合ったレンズ縁109を製造する。
図8A〜図8Dを参照すると、第1の曲げステーション103と置き換えられ
得る改良された基部カーブ曲げステーション801が示されている。基部カーブ
曲げステーション801は、矢印809で示されるように、左右に移動するよう
に適切に装着されるシャトル810を有する。シャトル810は、それぞれ対で
ある横に並んだ基部カーブ曲げローラー813、814のシャフト811および
812を保持する。一対の垂直案内ローラー815、816が、ワイヤ820の
上および下に配置される。案内ローラー815、816は、垂直案内ローラーシ
ャフト817、818に装着されている。シャフト817、818も、また、シ
ャトルに装着されている。しかし、図示のために、シャフト817、818のシ
ャトル810の上への具体的な装着は図示されていない。動作において、ワイヤ
820が、基部カーブ曲げローラー813、814の間の空間によって形成され
るワイヤ曲げ位置819に引き通される。シャトル810が、必要に応じて、い
ずれかの方向809に動き、所望の基部カーブをワイヤ820の本体の各点に与
える。シャトル810の往復運動は、一般的に、所与のレンズ縁の曲げの間に2
回起こり、ワイヤの側面が、一方向、それから他方の方向に曲がった一対のカー
ブを形成する。
図8Bを参照すると、回転台830が示されている。回転台830は、8つの
ローラー831〜838を有する。回転台830のローラーは、一対の水平案内
入力ローラー831、832、続いて、一対の垂直入力案内ローラー835、8
36を有する。案内ローラー835、836を出ると、ワイヤは、単純化された
形態で示される十字形のシャトル810に入る。垂直ローラー815、816は
、明確さのために図から省略されていることがわかる。シャトル810を出ると
、ワイヤ820は、一対の垂直出力案内ローラー837、838を通過し、最後
に、一対の水平出力案内ローラー833、834を通過する。ローラー831〜
838はプラットフォーム839に装着される。水平ローラー831、832、
833、834が、プラットフォーム839から1方向に伸びるブラケット84
2、843に装着される。垂直ローラー835、836および837、838は
、プラットフォーム839から直接伸びているシャフトに装着される。プラット
フォーム839は、1組のベアリング840内の軸842の回りを回転するシャ
フト841を有する。軸842は、ワイヤ820を横切り、シャトル810の曲
げローラー813、814の軸と並んでいる。シャトル810は、図8Bに示す
図において、この紙面の中および外へ移動する。図8Dは、回転台の底面図であ
る。そこでは、入力ローラー832がローラー831の図を隠し、ローラー83
4がローラー833の図を隠している。垂直ローラー835、836および83
7、838は、シャトル810のいずれかの側に示される。
動作において、ワイヤが、回転台830を通過する際、ワイヤが曲げローラー
813、814を通過するとき、シャトル810がワイヤの先頭部にカーブを形
成する。ワイヤ820に形成されたカーブが、出力ローラー837、838およ
び833、834を通過するとき、ワイヤの湾曲が、トルクをそれらのローラー
に与える。ローラーへのトルクが、プラットフォーム839に伝達され、プラッ
トフォーム839がシャフト842の回りを回転する。
ローラー833、834、および837、838におけるワイヤ820が曲が
っているので、ワイヤ820の湾曲は、ワイヤの先頭部またはワイヤの本体のい
ずれか、または両方を移動させることによって得られる。本発明の好適な実施態
様において、ワイヤの先頭部は、出力ローラー837、838および833、8
34によって、相対的に固定され保持される。このように、連続するステージに
おける案内によってプラットフォーム839に与えられたトルクにより、回転台
830が軸842の回りを回転し、それによって、ワイヤ820の本体がアーチ
形に揺れ、曲げローラー813、814によってワイヤに形成された曲げを適応
させる。
回転台830でのシャトル810の動作は、人が親指と2つの指との間にワイ
ヤを握るのと似ている。2つの指の間のワイヤの部分に向かって親指を押しつけ
ることによって、ワイヤに湾曲が形成される。ワイヤを曲げることによって、先
頭部と本体の両方が偏向する。しかし、先頭部の向きは、人がその手の手首を回
転させると維持され得る。一方向にワイヤ820の先頭部の向きを保持し、ワイ
ヤ823の本体に湾曲を与えることによって、回転台830が軸842の回りを
回転すると、ワイヤの本体は、回転台830の軸と垂直な面において移動する。
従って、同時にワイヤの先頭部の固定された向きを維持しながら、ワイヤ820
の本体の鞭毛虫のような動きが適応される。
このように、本発明の好適な実施態様を説明したが、当業者は、以下の請求項
に記載する本発明の精神および範囲を越えることなく、変形、追加および改変が
行われることが理解される。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1996年3月4日
【補正内容】
明細書
基部カーブ屈曲装置
発明の背景
本発明は、一般的には眼鏡、特にレンズを保持するワイヤフレームを形成する
方法および装置に関する。
多くの眼鏡フレームは金属から形成される。金属が、人の耳の上で弧を描くテ
ンプルを形成し、金属が、2つのレンズの間のブリッジを形成するために用いら
れ、レンズは、レンズ縁と呼ばれる湾曲した金属フレームで保持される。各ワイ
ヤは、レンズの光学軸のまわりに形状カーブと呼ばれる主たる湾曲を有し、これ
がレンズに嵌合する。表面が球形であるレンズの端部に合うように、基部ターム
と呼はれる第2の湾曲を有する。
レンズ縁を形成するために、ワイヤは、スプールから供給され、まっすぐにさ
れ、それから、連続した曲げステーションで曲げることにより、第1のまたは基
部カーブおよび第2のまたは形状カーブをレンズ縁に形成する。従来技術のシス
テムにおいて、屈曲装置の端部における移動可能な要素を有する一連のローラー
を用いてワイヤにカーブが形成される。屈曲装置の端部における移動可能な要素
は、ワイヤに対して転位可能である。ワイヤに対する曲げローラーの転位が大き
い程、ワイヤがローラーの上を通過するとき、より大きな湾曲がワイヤに形成さ
れる。しかし、1つのステーションでの1つの軸においてのみワイヤを曲げるこ
とが可能である。すなわち、現在、基部カーブおよび形状カーブの両方を同時に
ワイヤに形成するための技術は存在しない。
このように、従来技術に関する問題の1つは、基部カーブを形成したワイヤに
形状カーブを形成するための、第1と第2の曲げステーションとの調整である。
この問題を解決するために、従来技術は、比較的小さなローラーを有する曲げス
テーションに頼り、互いにできるだけ近くに曲げステーションを配置していた。
このように、近くに配置された曲げステーションおよび小さなローラー(おそら
く4分の1インチ)を用いて、基部および形成カーブが、ワイヤの一点で同時に
形成されるかのようにワイヤを曲げる。すなわち、ワイヤの張力およびワイヤが
第1と第2の曲げステーションとの間を移動する距離が、実際上無視される。張
力および長さなどのワイヤの物理特性をモニターすることができない曲げ装置の
代表として、例えば、FR-A-2,625,695を参照。
小さな曲げローラーではあっても、第1と第2の曲げステーションとの間のワ
イヤの走行において有限の差が存在する。この有限の距離のため、多くのレンズ
縁が製造において不合格品となるような曲げの誤りが生じる。このような従来技
術システムは、ワイヤでの変化を適応させるための曲げのオンライン修正を備え
ていない。スプールの一端でのワイヤと他端でのワイヤとの間に大きな冶金差が
存在することは公知である。従って、ワイヤかスプールから引き出され、レンズ
縁に形成されるとき、ワイヤ材料自体は、2つの曲げステーションを通過すると
き、セグメントによって異なる。しかし、このような従来技術の曲げシステムに
おいて、ワイヤにおける変化を適応させるために、2つの曲げステーションの曲
げ特性をモニターし、オンラインで変えるための設備が存在しない。
このような従来技術のアイワインダー(eyewinder)システムは、第1および第
2の曲げステーションが近くに配置されているので、レンズ縁に大きな、かつ望
ましくない応力が生じる。これは、2つのステーションによって形成された直交
方向においての同時の曲げが近いためであるとともに、小さな曲げの曲率半径が
鋭いためである。このように、ワイヤは大きな応力を受け、多くのワイヤが許容
可能な製造仕様に合わない。
従来技術システムの別の欠点は、完成したレンズ縁は、しばしば、レンズ縁を
所望の形状の金属の取付け具と、手動で光学的に比較することによって検査され
るのみである。DE 40 19 866に示されるようなビデオ技術を用いるシステムさえ
、レンズ縁の基部カーブおよび形状カーブの半径を測定することができない。こ
のような技術は、時間がかかるので、煩わしく不正確な検査はあまり行われない
。従って、品質制御がよくない。
発明の要旨
本発明の装置および方法は、コントローラによって操作される一連のステーシ
ョンを有し、好適には、各ステーションによって提供される対話式の制御アルゴ
リズムおよびフィードバック情報に従って各ステーションを作動させるコンピュ
ータを有する。スプールがワイヤを直線ステーションに送る。直線ステーション
の後、ワイヤは第1のトランスポートステーションを通過し、第1の曲げステー
ションに入る。第1の曲げステーションにおいて、第1または基部カーブが、ワ
イヤに形成される。第1の曲げステーションの結果、第1の曲げステーションを
出るワイヤの部分がヘビ状の形状を得る。第1の曲げステーションは、第2の曲
げステーションから大きく離れている。第1と第2の曲げステーションの間には
、張力制御または張力測定ステーション、長さ測定ステーションおよび第2のト
ランスポートステーションを含むワイヤの物理特性をモニターするためのステー
ションがある。張力測定ステーションは、ヘビ状のワイヤが第1の曲げステーシ
ョンを出るときのワイヤの張力を測定する。ワイヤの長さか制御され得るように
ワイヤの張力を制御することが重要である。長さ測定ステーションにおいて、適
切なエンコーダを有する一対のローラーが、測定ステーションを通過するワイヤ
の長さについての情報をコントローラに伝達する。ワイヤの長さおよび張力測定
を維持することによって、第1の曲げステーションで形成された湾曲の位置につ
いての情報とともに、下流の第2の曲げステーションは、設計が求めるように、
形状カーブまたは第2の湾曲をワイヤの適切な位置に正確に形成し得る。
長さ測定ステーションを出ると、ワイヤは、第2のトランスポートステーショ
ンに入り、そこで、第2の曲げステーションに入るために配置される。第2の曲
げステーションにおいて、ワイヤは直交軸に沿って曲げられ、ワイヤに形状カー
ブを形成する。形状カーブは、その道にそって各点でワイヤに適切に形成される
。曲げステーションを出ると、ワイヤは二重剪断ステーションを通過し、そこで
、レンズ縁は、ワイヤの長さの残りの部分から分離される。
剪断ステーションの後、レンズ縁は、検査ステーションに送られ得、そこで、
基部カーブおよび形状カーブの像が分析され、多数の点のいずれかの点での曲率
半径を決定する。それから、半径測定は、ワイヤの所与の形状の所定の、所望の
半径と比較される。コントローラに保存される所定の基準に応じて、ワイヤは、
検査に合格または不合格のいずれかになり、所望の形状からの変量が適切な表示
によって示される。さらに、検査ステーションによって示された半径および長さ
の誤りは、コントローラによって用いられ、最終的なレンズ縁が所望の全体的な
3次元形状と近似するように工程を調整する。
上記のように、システムは、少なくとも2つのトランスポートステーションを
用いる。本発明のシステムにおいて、各トランスポートシステムは、いずれかの
側に歯を有する柔軟なベルトを用いて均一に駆動される複数の対の対向するロー
ラーを有する。このようなトランスポートシステムは、ワイヤを緩やかに運び、
従って、1つのステーションから次のステーションへ移動する間、ワイヤへの損
傷を軽減する。
本発明の好適な実施態様において、第1および第2の曲げステーションは、8
インチも離れ得る。張力測定ステーションおよび長さ測定ステーションを2つの
曲げステーションの間に配置することによって、コントローラは、測定されたワ
イヤの張力および長さに応じて、ワイヤが第2の曲げステーションを通過すると
き、第2または形状カーブがワイヤに正確に形成されるように、第2の曲げステ
ーションを作動させる。このシステムは、また、ワイヤの走行を逆にすることも
可能である。剪断のための十分なクリアランスをワイヤに与えるために、第2の
曲げステーションを出るとき、ワイヤのある部分はまっすぐでなくてはならない
。また、測定ステーションは、システムの各ステーションを作動させるコントロ
ーラとの組み合わせによってこの望ましい結果の達成を助ける。
剪断ステーションにおいて、ワイヤは二重に剪断される。すなわち、ワイヤは
、2つの固定されたダイの間に配置され、移動可能なダイが、固定されたダイの
間に配置されたワイヤのセグメントを打ち抜く。このように、ワイヤの両端部に
、同じ方向にわずかにばりができる。これは、ワイヤのばりは、レンズの方に配
置され、外側に伸びず、レンズ縁の外面にばりをつくるので、有利である。
検査ステーションは、レンズ縁を受け入れるための回転可能なステージを有す
る。レンズおよびプリズムの配置は、レンズ縁の直交像をカメラ、好適には、電
荷結合素子カメラに投影するために用いられる。直交像生成システムによれば、
検査ステーションは、ワイヤの形状カーブとともにワイヤの基部カーブの像を生
成する。これらの未処理のデータは、レンズ縁の表面に沿った異なる点における
曲率半径の一連の測定値を生成するためのコントローラにおける像修正アルゴリ
ズムを用いて処理される。これらの曲率半径は、レンズ縁の周辺部の多数の点に
おいてとられた形状カーブとともに基部カーブの曲率半径の測定値である。これ
らの半径の測定値は、製造仕様に合うレンズ縁の所定の、所望の半径および半径
交差と比較される。いずれの1つまたはそれ以上の測定された点が、許容可能な
基準とは異なる限りにおいて、このような変量が、印字または映像ディスプレイ
のいずれかのディスプレイによって示される。この情報は、また、統合されてワ
イヤの長さの測定値を提供する。さらに、剪断の角度が記録される。
曲率半径における所望の半径からの測定された変量および全体のワイヤの長さ
に基づいて、コントローラは、連続するワイヤを所望の曲率半径に近似させるよ
うに、装置の個々のステーションを最適化する。
シャトルおよび他の曲げシステムによって、ワイヤが、基部カーブに形成され
るとき、ワイヤはヘビの形状をとる。すなわち、ワイヤは、最初、1つの横方向
に、それから、反対方向に曲がる。ワイヤの湾曲が、1つの側から他の側に変わ
ると、ワイヤの先頭部および尾部が、最初、一方向に、それから、反対方向に向
けられる。もし、ワイヤが、先頭部および尾部で圧迫されているなら、基部カー
ブは、ワイヤに正しく形成され得なく、ワイヤを保持する装置はワイヤに疑似の
湾曲を製造する。別の問題は、ワイヤは、ワイヤにさらなるカーブを形成する下
流のステーションと調整不良になることである。言い換えれば、尾部が先頭部を
動かす。
本発明は、改良された基部カーブ曲げ装置を提供する。本発明の一部として、
基部カーブ装置は、回転台と共に作動されるシャトルを有する。回転台はシャト
ルの回りを作動する。回転台の目的は、先頭部、すなわち、ワイヤのヘビの頭の
正しい向きを可能にし、尾部、すなわち、ヘビの尾を移動させることである。従
来技術システムは、先頭部および尾部の両方を圧迫しようとしていた。従って、
ワイヤに与えられた曲げ運動により、しばしば、先頭部が動き、測定ステーショ
ンまたは第2の曲げステーションなどの次のステーションとの調整が不良であっ
た。
図面の説明
図1は、アイワインダーシステムの模式図である。
図2は、直線ステーションの断面模式図である。
図3Aおよび図3Bは、それぞれ、トランスポートステーションの断面図およ
び平面図である。
図4Aは、第1の曲げステーションの平面図である。
図4Bは、第1の曲げステーションの第1の側面図である。
図4Cは、第1の曲げステーションの第2の側面図である。
図4Dは、張力測定ステーションの拡大模式図である。
図4Eは、測定ステーションの拡大模式図である。
図5は、第2の曲げステーションの模式図である。
図6Aは、剪断ステーションの模式断面図である。
図6Bは、従来技術の剪断動作の結果の模式図である。
図7Aは、検査ステーションの模式図である。
図7Bは、検査ステーションのステージの平面図である。
図7Cは、検査ステーションの像領域の拡大図である。
図8Aは、改良された基部カーブ曲げステーションの断面図である。
図8Bは、図8の基部カーブ曲げステーションの断面図である。
図8Cは、図8Aの基部カーブ曲げステーションの部分端面図である。
図8Dは、図8Aの基部カーブ曲げステーションの底面図である。
詳細な説明
図1において、アイワインダーシステム10が示されている。システム10は
、レンズ縁109を形成するために、ワイヤ11の上で作動する複数のステーシ
ョン85、100〜108を有する。レンズ縁109は、検査ステーション14
0によって検査される。ステーション100〜108のすべておよび検査ステー
ション140は、コントローラ120によって作動する。コントローラ120は
、コンピュータ、または中央処理装置および/またはマイクロプロセッサ、ラン
ダムアクセスメモリを有する他の適切な装置、並びにステーション100〜10
8
および検査ステーション140からの情報を受け取り、ステーション100〜1
08および検査ステーション140に制御信号を伝達する適切な入力/出力ライ
ン95、110〜119を有する。
レンズ縁109に形成されるワイヤ11は、ステーション100におけるスピ
ンドルでワイヤの標準リールから引き出される。ステーション100は、ワイヤ
11がステーション100から引き出されるときワイヤ11の行き過ぎを防止す
るための当該分野に公知の適切な制動装置を有する。それから、ワイヤ11は、
ワイヤからキンクを除去する機能を果たす直線ステーション101を通過し、第
1のトランスポートステーション102に運ばれる。直線装置101は、図2に
さらに模式的に詳細に示される。ワイヤ11は、システム10を通過する間、一
般的に垂直である長軸(領域の最大の第2のモーメント)を有する。ワイヤの短
軸は、長軸と直交すると考えられる。ワイヤが、スプール11から引き出される
と、ワイヤは、曲げまたはカーブを有し易いので、まっすぐにすることが必要で
ある。
直線ステーション101は、第1および第2の直線装置101.1および10
1.2を有する。各直線装置101.1および101.2は、9つのローラーを有
する。これらのローラーの機能は、ワイヤが直線装置の中のヘビ状の道をたどる
ようにすることである。ヘビ状の道を走行する際、ヘビは、上に、それから下に
、それから上にそして下へと交互に湾曲し、ワイヤは、湾曲していない状態で各
直線装置101.1および101.2を出る。このように、ワイヤが直線装置10
1.1を通過すると、短軸における残りの変形もなくなる。なぜなら、直線装置
内のローラーが、最初に一方向、それからもう一方の方向に、ワイヤを弾性点を
越えて塑性域へと十分に変形し、ワイヤにおける残りの塑性のひずみがなくなり
、まっすぐになるからである。従って、第1の直線装置101.1が短軸に沿っ
てワイヤをまっすぐにし、直線装置101.2が長軸に沿ってワイヤをまっすぐ
にする。このような第1および第2の直線装置101.1および101.2を有す
る直線ステーションは、従来技術において公知である。典型的な7つのステーシ
ョン直線装置において、最初の一対のローラーは互いに対向し、最後の2つのロ
ーラーも互いに対向している。これらの最初および最後のローラーの対が、ワイ
ヤを
直線ステーションの中を案内し、制御する。5つの中間のローラーはワイヤのヘ
ビ状の通路を形成し、そしてワイヤを塑性変形領域に形成するように配置される
。
ワイヤ11は、直線ステーション101を出た後、第1のトランスポートステ
ーション102に入る。第1のトランスポートステーション102は、更に、図
3A、3Bに示す。トランスポートステーション102は、対向しているローラ
ーが4つの対をなして配置されている駆動ローラー304を有する。ゴムなどの
柔軟な材料からなるベルト300は、この両側に歯301を有し、駆動ローラー
304の対向している対の間を通過し、バネで引っ張られたアイドラーローラー
303を通り、駆動プーリ302の上を通る。このように、駆動ローラー304
は、歯ベルト300によって均一に駆動される。4対の対向するローラー304
は、柔軟な歯ベルト300によって駆動されているので、ベルト300と駆動ロ
ーラー304のギヤとの間にほとんどまたは全くバックラッシュがない。これに
より、ワイヤ11は、第1のトランスポートステーション102を通過するとき
、緩やかに運ばれる。このように、ローラーとギヤとの間の回転における不一致
は、従来技術の標準的なギヤ駆動の場合のようにワイヤ11に伝達されるのでは
なく、ベルト300の歯によって吸収される。
図3Bを参照すると、駆動プーリ304が、トランスポートステーション10
2の1つの側面に配置されている。ローラー304は、幅が約1インチであり、
なめらかで改善された表面を有する。上シャフト307が、上駆動ローラー30
4を1組のワイヤプーリ310に接続する。各上ワイヤプーリ310は、ワイヤ
11の1部分を収納するための溝316を有する。下ローラー304は、下ワイ
ヤ駆動プーリ312に接続しているシャフト306を有する。これらの下ワイヤ
駆動プーリ312は、また、ワイヤ11を収納するための溝318を有する。上
シャフト307は、固定された下シャフト306の方へバネで付勢されている。
従って、ローラー304が1方向に回転すると、その動きは、シャフト307お
よび306を介してワイヤ駆動プーリ310、318に与えられる。これらのプ
ーリは、シャフト307のバネによってワイヤとの接触を維持し、ワイヤ11を
進めて、トランスポートステーション102を通過させる。
第1のトランスポートステーション102を出ると、ワイヤ11は、第1の曲
げステーション103に入る。図4A〜図4Bを参照すると、ワイヤ11が、4
対のローラーを通過することが分かる。ローラー401、402は、入力案内ロ
ーラーであり、中間ローラー416、417およびワイヤ11をシャトル405
に送る出口ローラー403、404がある。ローラー416、417はワイヤの
垂直位置を制御する。シャトル405は、往復運動が可能であり、2つの曲げロ
ーラー406、407のうちの1つをワイヤ11に接触させる。ローラー407
が、1方向に、ローラー406がもう一方の方向にワイヤを曲げ、ヘビ状の形状
をワイヤ11に与え、基部カーブをそこに形成する。シャトル405は、シャト
ル405の表面412に接続されているボールネジ408およびナット409に
よって作動される。ボールネジは、制御ライン113の制御信号に応じてボール
ネジモーター(図示せず)によって回転する。ネジ408の回転によって、シャ
トル405が往復移動を行う。シャトル405が、硬いスライド463、464
を有する一対のブッシュ460、461によって支持される。ローラー401、
402および416、417は、約1インチで、溝のない、なめらかな表面を有
する。
第1の曲げステーション103を出ると、ワイヤ11は張力測定ステーション
104および長さ測定ステーション105を含む、物理特性モニターステーショ
ンを通過し、それから、第2の曲げステーション107に入る。第2の曲げステ
ーション107を制御するために、ワイヤの張力および長さの両方を制御するこ
とが重要である。このように、もし、ワイヤがゆるみ、張力が失われることにな
れば、その長さが変わり、従って、第2の曲げステーション107によって形成
されるカーブが不正確になる。図4Dに示される張力測定ステーション104は
、ワイヤ11を支持する張力検出ホイール430を有する。該ホイール430に
よって検出される張力は、変換器432を介して通信ライン114を通りコント
ローラ120に伝達される。このような情報によって、コントローラ120は、
ワイヤ11の上で適切な張力を維持するように、トランスポートステーション1
02、106および他のステーションの速度を制御する。もちろん、張力は、他
の手段によって正確に維持され得、従って、張力を測定することが必要である。
例えば、剪断後、ワイヤ11のたるみをとるために、第1のトランスポートステ
ー
ションを作動し、第2のトランスポートステーションを遊転輪にすることによっ
て、ワイヤ11を逆行させ得る。
第1の曲げステーション103と第2の曲げステーション107との間の直線
距離は周知である。しかし、第2の湾曲をワイヤ11に与えるために、第2の曲
げステーション107に入る前に、ヘビ状のワイヤが測定される。測定ステーシ
ョン105が、図4Eに示される。それは、ステーション105を通過するワイ
ヤの長さを測定する。一対のローラー441、442がワイヤ11を支持する。
少なくとも1つのローラー441が適切な回転測定システムを備えるシャフト4
43を有し、回転測定システムは、シャフト443の回転を測定し、回転の動き
を、ライン115を介してコントローラ120に伝達される電気信号に変換する
エンコーダ444を有する。変換器444からの電気信号は、ローラー441、
442の間を通るワイヤの長さを表す。コントローラ120は、第1の湾曲が第
1の曲げステーション103によって形成されるときの時間とともに、ワイヤの
駆動速度を記録する。ステーション105によってとられた距離測定値と共に、
その情報によって、コントローラ120は、長軸のまわりにワイヤを曲げ、その
上での適切な位置でワイヤに形状カーブを与えるために、第2の曲げステーショ
ン107を作動させ得る。
ワイヤ11が測定ステーション105を出た後、第2のトランスポートステー
ション106に入る前に、位置探査シャトル85を通過する。位置探査シャトル
85は、制御ライン95を介して、コントローラ120に接続されている。シャ
トル85は、第1の曲げステーション103の出力において、構造および動作が
シャトル405と同様である。シャトル85は、ヘビ状のワイヤ11を受け入れ
る一対の出力案内ローラーを有する。シャトル85のローラーは、コントローラ
120の制御のもとでボールネジによって駆動される。制御ライン95が、制御
信号をシャトル85に運ぶことによって、ローラーは、ボールネジによって動き
、第2のトランスポートステーション106に入るために、ヘビ状のワイヤ11
を正しく位置づける。トランスポートステーション106は、機能、構造および
動作において第1のトランスポートステーション102と同様である。
第2のトランスポートステーション106を出ると、ワイヤ11は、第2の曲
げステーション107に入る。第2の曲げステーション107も、また、図5に
模式的に示される。好適な実施態様において、第2の曲げステーション107は
、3つのローラー501、502、503を有する3点屈曲装置を有する。第3
のローラー501の垂直位置は、形状カーブをレンズ縁11に与えるために、コ
ントローラ120によって適切に制御される。このような3点屈曲装置は当業者
には公知である。このように、ワイヤ11が第2の曲げステーション105を通
過するとき、ローラー501は、コントローラ120の制御下で作動し、所望の
形状カーブのアイワインダー109になるような適切な曲げをワイヤ11に与え
る。測定ステーション105と第2の曲げステーション107との間の距離がわ
かっているコントローラ120は、形状をレンズ縁109に与えるために、曲げ
ローラー501の動きを正確に制御する。
第2の曲げステーション107を出ると、アイワインダー109は、剪断ステ
ーション108に入る。剪断ステーション108は、図6Aに示すように、いわ
ゆる二重剪断ステーションである。そこで、互いから離れている一対のダイ60
2、603が打ち抜き601を受け入れる。打ち抜き601はレンズ縁109か
らセクション130を除去する。打ち抜き601は、鈍くなると、レンズ縁10
9の端部に小さなばりを残す。端部610でのこれらの小さなばりはレンズ縁1
09の内面に配置されると考えられる。外面でのこのようなばりは、消費者に受
け入れられない。
コントローラ120によって可能である、本発明の別の特徴は、ワイヤ11の
水平の剪断である。これは、約1インチのレンズ縁109が完全に水平になるよ
うに、第2の曲げステーション107でのローラー501を適切に調整すること
によって達成される。その長さのレンズ縁が第2の曲げステーションから出て、
剪断ステーション108に送られる。レンズ縁109が剪断されると、全ワイヤ
11は、反対の方向に第2の曲げステーション107に戻り、そこで、ワイヤ1
1の切断部分が、ローラー501によって適切に曲げられ、次のレンズ縁109
を提供する。
検査システム140が、図7に更に詳細に示される。ワイヤ11の冶金特性は
ロールごとに変化し、また、ロールを広げている工程の間中変化するので、完成
したレンズ縁と検査する必要がある。このように、ロールの初めより終わりにお
いて、ワイヤの塑性変形が多い。従って、ワイヤの冶金特性は、ワイヤがロール
から引き出された時とは、わずかに異なると考えられる。検査システム140の
目的は、個々のステーション101〜108が、ワイヤの変化した状態に従って
その動作を変える必要があるかどうかを調べるために、ワイヤを周期的に検査す
ることである。もちろん、所望であれば、すべてのレンズ縁109が、検査され
得、または、一連のレンズ縁、例えば、10本に1本を選択して検査され得る。
図7Aを参照すると、レンズ縁109は、軸の回りを回転するガラスステージ
710の上に置かれる。プリズム703がステージの中央に配置される。プリズ
ム703の機能は、ステージの表面に平行に、光がステージを横切るようにする
ことである。
カメラ706か、ステージの一側面に配置される。散光スクリーン702を有
する光源701および反射713がステージの反対側に配置される。光源701
からの光が、カメラ706にレンズ縁109の像を投影する。プリズム703が
、カメラ706にレンズ縁109の内端部の像を投影する。カメラの像領域71
1は、図7Bに最適に示され、図7Cに拡大されている。像713は、ワイヤの
幅Wを示し、像712が、ワイヤの厚みTを示す。
このように、ステージ710が回転しながら、レンズ縁の同じ位置の直交する
像がカメラ706に投影される。従って、カメラはレンズ縁109の短軸と共に
長軸の像も映す。このように、レンズ縁の少なくとも2つの次元が測定される。
ステージ710が回転すると、その位置は、コントローラ120に接続されて
いる光学的エンコーダまたは他の図示されていない手段を用いて測定される。カ
メラも、また、コントローラ120によって作動され、ワイヤの周辺の所定の数
の像、200から250の像を選択する。各像ごとに、その位置でのワイヤの曲
率半径を得る。像領域711は、固定されていると考えられる。しかし、長軸お
よび短軸712、713の像は、レンズ縁109の基部カーブおよび形状カーブ
の曲率半径によって異なる。このように、像領域711における像712、71
3の投影の位置は、一般的に、レンズ縁109の曲率半径に依存している。カメ
ラ706は、典型的に、電荷結合素子カメラである。ステージ710の回転情報
と共に、200から250の測定値からのデータを用いて、垂直面および水平面
におけるワイヤの湾曲とともにワイヤの長さを測定することが可能である。所定
の数の点において曲率半径を測定することによって、それらの点のそれぞれが、
所望の形状のレンズ縁の計算された点と比較し得る。このような比較が、コント
ローラ120によって行われる。コントローラ120は、水平および垂直面にお
ける所定の曲率半径と、カメラ106によって測定された200〜250の位置
とを点ごとに比較を行う。もし、レンズ縁が許容範囲内であれば、コントローラ
は出力ライン160を介して信号をディスプレイ161に伝達することによって
、許容可能性を示す。許容可能性の表示は、映像または印刷ディスプレイ161
の形態をとり得る。もし、コントローラ120が、1つまたはそれ以上の曲率半
径が仕様制限外にあると判断すると、ディスプレイ161への信号160が、ど
の曲率半径が制限外であるのかを示す。装置の1つの実施態様において、映像デ
ィスプレイ161は、測定されたレンズ縁のオーバーレイ像と共に、許容可能な
レンズ縁の第1の像、および、測定された像が理想の像から大幅にはずれている
箇所についての映像ディスプレイ上への表示を含む。
コントローラ120は、また、検査システム140から得られたデータを用い
、様々なステーション101〜108の動作を変えて、ワイヤ11の曲げを最適
にし、所望の3次元の形状に合ったレンズ縁109を製造する。
図8A〜図8Dを参照すると、第1の曲げステーション103と置き換えられ
得る改良された基部カーブ曲げステーション801が示されている。基部カーブ
曲げステーション801は、矢印809で示されるように、左右に移動するよう
に適切に装着されるシャトル810を有する。シャトル810は、それぞれ対で
ある横に並んだ基部カーブ曲げローラー813、814のシャフト811および
812を保持する。一対の垂直案内ローラー815、816が、ワイヤ820の
上および下に配置される。案内ローラー815、816は、垂直案内ローラーシ
ャフト817、818に装着されている。シャフト817、818も、また、シ
ャトルに装着されている。しかし、図示のために、シャフト817、818のシ
ャトル810の上への具体的な装着は図示されていない。動作において、ワイヤ
820が、基部カーブ曲げローラー813、814の間の空間によって形成され
るワイヤ曲げ位置819に引き通される。シャトル810が、必要に応じて、い
ずれかの方向809に動き、所望の基部カーブをワイヤ820の本体の各点に与
える。シャトル810の往復運動は、一般的に、所与のレンズ縁の曲げの間に2
回起こり、ワイヤの側面が、一方向、それから他方の方向に曲がった一対のカー
ブを形成する。
図8Bを参照すると、回転台830が示されている。回転台830は、8つの
ローラー831〜838を有する。回転台830のローラーは、一対の水平案内
入力ローラー831、832、続いて、一対の垂直入力案内ローラー835、8
36を有する。案内ローラー835、836を出ると、ワイヤは、単純化された
形態で示される十字形のシャトル810に入る。垂直ローラー815、816は
、明確さのために図から省略されていることがわかる。シャトル810を出ると
、ワイヤ820は、一対の垂直出力案内ローラー837、838を通過し、最後
に、一対の水平出力案内ローラー833、834を通過する。ローラー831〜
838はプラットフォーム839に装着される。水平ローラー831、832、
833、834が、プラットフォーム839から1方向に伸びるブラケット84
2、843に装着される。垂直ローラー835、836および837、838は
、プラットフォーム839から直接伸びているシャフトに装着される。プラット
フォーム839は、1組のベアリング840内の軸842の回りを回転するシャ
フト841を有する。軸842は、ワイヤ820を横切り、シャトル810の曲
げローラー813、814の軸と並んでいる。シャトル810は、図8Bに示す
図において、この紙面の中および外へ移動する。図8Dは、回転台の底面図であ
る。そこでは、入力ローラー832がローラー831の図を隠し、ローラー83
4がローラー833の図を隠している。垂直ローラー835、836および83
7、838は、シャトル810のいずれかの側に示される。
動作において、ワイヤが、回転台830を通過する際、ワイヤが曲げローラー
813、814を通過するとき、シャトル810かワイヤの先頭部にカーブを形
成する。ワイヤ820に形成されたカーブが、出力ローラー837、838およ
び833、834を通過するとき、ワイヤの湾曲が、トルクをそれらのローラー
に与える。ローラーへのトルクが、プラットフォーム839に伝達され、プラッ
トフォーム839がシャフト842の回りを回転する。
ローラー833、834、および837、838におけるワイヤ820が曲が
っているので、ワイヤ820の湾曲は、ワイヤの先頭部またはワイヤの本体のい
ずれか、または両方を移動させることによって得られる。本発明の好適な実施態
様において、ワイヤの先頭部は、出力ローラー837、838および833、8
34によって、相対的に固定され保持される。このように、連続するステージに
おける案内によってプラットフォーム839に与えられたトルクにより、回転台
830が軸842の回りを回転し、それによって、ワイヤ820の本体がアーチ
形に揺れ、曲げローラー813、814によってワイヤに形成された曲げを適応
させる。
回転台830でのシャトル810の動作は、人が親指と2つの指との間にワイ
ヤを握るのと似ている。2つの指の間のワイヤの部分に向かって親指を押しつけ
ることによって、ワイヤに湾曲が形成される。ワイヤを曲げることによって、先
頭部と本体の両方が偏向する。しかし、先頭部の向きは、人がその手の手首を回
転させると維持され得る。一方向にワイヤ820の先頭部の向きを保持し、ワイ
ヤ823の本体に湾曲を与えることによって、回転台830が軸842の回りを
回転すると、ワイヤの本体は、回転台830の軸と垂直な面において移動する。
従って、同時にワイヤの先頭部の固定された向きを維持しながら、ワイヤ820
の本体の鞭毛虫のような動きが適応される。
このように、本発明の好適な実施態様を説明したが、当業者は、以下の請求項
に記載する本発明の精神および範囲を越えることなく、変形、追加および改変が
行われることが理解される。
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AU,BB,BG,BR,BY,CA,
CN,CZ,FI,HU,JP,KP,KR,KZ,L
K,LV,MG,MN,MW,NO,NZ,PL,RO
,RU,SD,SK,UA,UZ,VN
(72)発明者 バイロン, デイビッド エル.
アメリカ合衆国 ニューヨーク 14472−
9321, ホネオイ フォールズ, ランタ
ーン レーン 10