JPS6042056Y2 - 眼鏡枠加工機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は一対のレンズ孔の内径および外径を自動的に球
面に沿って切削加工する眼鏡枠加工機に関する。

従来の眼鏡枠加工機は、固定したワークに所望の球面加
工を施すのに、切削工具に平面運動および垂直運動可能
とするＸＹＺからなる３軸の自由度をもたせ、これら３
軸を数値制御装置により同時に動作させて工具が球面形
状に沿って動作するようにしている。

このような３軸の自動制御による加工機は、複雑な形状
も容易に作り出す利点を有する一面、ＸＹ２Ｍ方向の動
作に加えＺ軸方向の位置を設定する動作があるためその
ＮＣテープは非常に長くなる。

また、眼鏡枠はきわめて滑らかな表面仕上りを要求され
るが、Ｚ軸方向の直線補間による粗さが表面の微小な段
差となって表われ商品価値を損うという難点がある。

さらに、枠の左右両側を対称に加工しなければならない
という難しさもある。

本考案の目的は、数値制御による直交したＸ軸方向およ
びＹ軸方向からなる２軸の平面動作を簡単な機構により
回転する切削工具が球面上を移動するように変換させ、
しかも左右対称にしてかつきわめて滑らかな球面に加工
できる眼鏡枠加工機を提供することにある。

上記目的を遠戚するため本考案においては、所定の回動
角度で連続的に間欠回転する回転テーブルに載置したワ
ークを、回転テーブルの対向する停止位置でそれぞれ一
対のレンズ孔の内径または外径を所定半径の球面軌跡に
沿って数値制御により切削加工するように構成した眼鏡
枠加工機において、 前記回転テーブルを跨ぐように設置した門形のベースと
、このベース上に載置され第１のモータの動作により水
平面上のＸ軸方向に往復動作するＸ軸テーブルと、この
Ｘ軸テーブル上に載置され第２のモータの動作によりＸ
軸方向に対して水平面上で直交するＹ軸方向に互に逆向
きに同時に往復動作する第１のＹ軸テーブルおよび第２
のＹ軸テーブルと、これら各Ｙ軸テーブルに水平面に対
して直交方向に往復動可能に装着された一対のスライド
軸と、この一対のスライド軸の間に立向きに配置され軸
方向の一部に球面部を突設するとともに下端面に切削用
の工具を取付可能に構成した工具支持軸と、この工具支
持軸の前記球面部を球面回動自在に支承し工具支持軸を
前記ベースに支持する球面軸受と、前記一対のスライド
軸と、工具支持軸の前記球面部より上方とを連結しＸ軸
テーブルまたは各Ｙ軸テーブルの変位動作を工具支持軸
がその球面回動中心を支点として傾斜するように伝達す
る自在継手とを備え、前記第１および第２のモータをそ
れぞれ数値制御により動作させて工具支持軸にみそすり
運動をさせ、工具に球面に沿った運動を与えるようにし
たことを特徴とする。

以下本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図乃至第３図により本考案になる加工機を具
備した装置について説明する。

この装置は、回転テーブル１と、この回転テーブル１に
対してワークａを搬入・搬出する装置１と、回転テーブ
ル上のワークを球面加工する眼鏡枠加工機３と、これら
を動作させる数値制御装置（図示せず）とから主要部を
構成する。

回転テーブル１はその中心位置に駆動装置を連結し、こ
の駆動装置により矢印で示したように９０度ずつ間欠的
に回転する。

この間欠回転の停止位置Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄにはテーブ
ル上にワークａを載置する４個の治具台が周方向に等間
隔で固定されている。

治具台は、ワークにレンズ孔を加工するためのワークを
外周側から押さえる金具を備えた内径切削用治具台１１
と、ワークの外周を加工するためのレンズ孔からのぞみ
ワークを押さえる金具を備えた外径切削用治具台１２と
が交互に配置される。

ワークの搬入・搬出装置２は、回転テーブル１の停止位
置Ａの基礎台上に設置したワークの着脱装置２１と、こ
の装置２１の両側近傍に設置され前記停止位置Ａに来た
治具台にワークを搬入する搬入装置２２および治具台か
ら切削加工を完了したワークを搬出する搬出装置２３な
どから構成されている。

これら搬入・搬出装置２２．２３は同一構造のものでよ
く、たとえば工業用ロボットあるいは自動ハンドリング
機器を使用する。

前記着脱装置２１はワークの切削工程中においてワーク
を一時的に保持する（事由後述）ためのものであって、
第３図に示したように直立した支柱２４に昇降装置２５
が設けられ、この昇降装置２５の下端部にワークを挟持
する開閉自在な把持具２６を装着している。

そしてこの把持具２６が回転テーブル１の停止位置Ａの
治具台１１．１２の真上に位置するように配置されてい
る。

これら回転テーブル１及び搬入・搬出装置２の一連の動
作は数値制御装置の指令により行われる。

すなわち、搬入装置２２により停止位置Ａに在る内径切
削用治具台１１に載置されたワークは９０度ずつ回動し
位置Ｂで加工機により一方のレンズ孔の内径を加工し、
位置Ｃではアイドルタイムがあり、位置りで他方のレン
ズ孔の内径を加工し、−位置Ａに戻る。

ここで、一対のレンズ孔を加工したワークを着脱装置２
１により把持して持ち上げ一時的に保持する。

そして、テーブルを９０度回動させると停止位置Ａには
外径切削用治具台１２が来るので、この治具台１２に上
記ワークを載置する。

そして、又ワークは９０度ずつ回動し位置Ｂで加工機に
より一方の外周面を加工し、位置Ｃではアイドルタイム
があり、位置りで他方の外周面を加工し、位置Ａに戻る
。

ここで加工完了した眼鏡枠は搬出装置２３により搬出さ
れる。

次に眼鏡枠加工機１について説明する。

この加工機は回転テーブル１を跨ぐように設置した門形
のベース上に回転する２個の切削工具を備えている。

そして第１図に示したように一方の切削工具の軸心がテ
ーブル１の停止位置Ｂに来たワークの一方のレンズ孔の
中心に、また他方の切削工具の軸心が対向する停止位置
りに来たワークの他方のレンズ孔の中心と一致するよう
に配設されている。

第４図は眼鏡枠加工機を示し門形のベース３１の上に水
平面上の位置を設定するためＸ軸方向に摺動可能なＸ軸
テーブル３２が載置されている。

このＸ軸テーブル３２にはナツト３３が内設されており
、このナツト３３と多数のボールを介して螺合する棒状
のボールスクリュー３４にベース３１に支持した第１の
モータ３５が連結されており、Ｘ軸テーブル３２はこの
第１のモータ３５によりＸ軸方向に往復動作できる。

上記Ｘ軸テーブル３２の上面にはＸ軸方向と直交するＹ
軸方向に摺動可能な第１のＹ軸テーブル３６ａおよび第
２のＹ軸テーブル３６ｂが間隔をおいて載置されている
。

これら第１および第２のＹ軸テーブル３６ａ。

３６ｂにもＸ軸テーブルと同様に内設したナツト３３に
それぞれボールスクリュー３７ａおよび３７ｂが螺合し
ている。

このボールスクリュー３７は互にＹ軸テーブル間に突出
しその突出端にはそれぞれかさ歯車３８ａ、３８ｂが対
向するように固着されている。

さらにこれらかさ歯車３８ａおよび３８ｂにはかさ歯車
３９が歯合し、このかさ歯車３９はＸ軸テーブル３２に
支持された第２のモータ４０に連結されている。

すなわち、第２のモータ４０により第１および第２のＹ
軸テーブル３６ａｔ３６ｂがＸ軸テーブル３２上をＹ軸
方向に同時にしかも同じ距離で近づいたり遠のく往復動
作ができる。

次にＹ軸テーブルと切削工具との連結機構の説明に移る
が、この機構は両Ｙ軸テーブルについて全く同じ構成で
あるので第１のＹ軸テーブル３６ａの連結機構を説明し
、他方の説明を省略する。

第１のＹ軸テーブル３６ａにはこのテーブルと一体的に
形成したブラケット部４１が突出し、この両ブラケット
部４１の間には工具支持軸４２が立向きに配置される。

この工具支持軸４２の下部には球面部４３が突設されて
おりこの球面部４３をベース３１に固定した球面軸受４
４で回動自在に支持している。

また、工具支持軸（呈の上記球面部４３より上部には自
在継手４５が装着されており、工具支持軸４２はこの自
在継手Ｕを介してＹ軸テーブル３６ａと連結されている
。

第５図は上記自在継手４５と、その連結機構を示し、自
在継手Ｕは、工具支持軸４２を包囲し且つ同一面内に配
列された内環４６および外環４７を有する。

内環４６はその同一直径線（回動軸ｙ）上の２点にて工
具支持軸４２に植設された軸４８ａにより回動自在に支
持される。

外環４７は内環４６の回動軸ｙと９０度ずれた位置で、
その同一直径線（回動軸Ｘ）上の２点にて内環４６に植
設された軸４８ｂにより回動軸Ｘを中心として回動自在
に支持される。

さらに、外環４７の外周面にはその回動軸ｙ線上の２点
に連結金具４９が固定されており、これら一対の連結金
具４９は後述するスライド軸５０に夫々固定されている
。

前述したＹ軸テーブルの一対のブラケット部４１には、
該テーブルの摺動面に対して直角方向（垂直方向）に延
びるスライド軸５０が夫々内設されている。

このスライド軸５０は、ブラケット部４１の上下両端部
に設けられたリニアボール軸受５１により軸方向に摺動
自在に支持されている。

さらにこのブラケット部４１の工具支持軸４２側には軸
方向に延びる溝４１ａが夫々設けられており、前述した
連結金具４９がこの溝４１ａを貫通してスライド軸５０
にボルト締め等の手段により固定されている。

また、工具支持軸４２の下端面にはワーク切削用の工具
５２が取付けられており、この工具は複合カッターのよ
うに眼鏡枠の断面形状に対応して形成された切刃を有す
る。

次に上記工具５２を回転させる機構、及び軸方向の位置
決めする機構について第６図により説明する。

この工具支持軸４２は、前述した球面部４３を設けた外
筒５３とこの外筒の内側に固く嵌め込まれた内筒５４を
もち、この内筒５４の軸心には回転自在にして且つ軸方
向に摺動できるシフトパー５５が貫通する。

シフトパー５５の下部突出端には工具５２が取付けられ
、中間部分には前記内筒５４に内設されたシリンダ５６
に嵌合するピストン５７が突設される。

又内筒５４の上部には中空軸５８が軸方向に摺動自在に
内設され、この中空軸５８の下端は内筒５４にばね５９
を介して弾性支持される。

前記シフトパー５５の上部は前記中空軸５８を貫通し、
その途中に中空軸５８に内設したエアタービン室６０内
で回転するタービンロータ６１を一体ニ設ける。

尚、シフトパー５５と中空軸５８とは固く嵌着しており
軸方向には一体的に摺動するようになっている。

上記エアタービン室６０は、中空軸５８及び内筒５４を
貫通する給気路６２及び排気路６３を介して圧縮空気供
給装置（図示省略）と連通している。

そしてこの圧縮空気によりタービンロータ６１すなわち
シフトパー５５を回転させる。

また、上記内筒５４のシリンダ５６は、シフトパー５５
及び中空軸５８を貫通する２つの通気路６４．６５を介
して圧縮空気供給装置（図示省略）と連通している。

これら通気路６４．６５はシリンダ５６の上部室と下部
室とに開口しており、さらに外部の管路には配圧弁６６
が設けられている。

次に上述のように構成された眼鏡枠加工機の動作につい
て説明する。

数値制御装置からの動作信号が第１のモータ３５および
第２のモータ４０にそれぞれ独立して与えられると、Ｘ
軸テーブル３２はＸ軸方向に往復移動し、また第１のＹ
軸テーブル３６ａおよび第２のＹ軸テーブル３６ｂはＹ
軸方向に同時に同じ距離だけ遠のいたり近づいたりする
ように往復移動する。

この移動動作は各Ｙ軸テーブル３６ａ、３６ｂの一対の
スライド軸５０を介して自在継手４５に伝達され、さら
に自在継手４５を介して工具支持軸Ｕに伝達される。

すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の動作が自在継手４
５に伝達されると、Ｘ軸方向の動作に対しては外環４７
が回動軸ｙに関して回動し、Ｙ軸方向の動作に対しては
内環４６が回動軸Ｘに関して回動し、これらの動作に伴
って一対のスライド軸５０が上方あるいは下方にそれぞ
れ移動する。

かかる動作が工具支持軸４２に伝達されると、工具支持
軸Ｕは自在継手Ｕの連結点を作用点とし、球面部４３の
中心０１を支点として傾斜し、あたかも摺り粉本で味噌
を捕るようなみそすり運動をさせることができる。

すると、工具支持軸４２の下端部は支点Ｏ工を中心とす
る半径でしかも球内面に沿った運動が得られる。

そこでこの工具支持軸４２の下端に固定された回転する
工具５２によりワーク５２に対して非正円形のレンズ孔
および外周面を球面に沿って加工できる。

次に上記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の変位動作による球面上の
位置の設定について説明する。

第６図に示したように、工具支持軸４２の自在継手４５
の連結点と、球面部４３の中心Ｏ□との距離をＬとし、
中心Ｏ□とワーク５２の切削点との距離をＣとすると、
第７図で示したように、連結点が描く球面上の位置は、 ｘｎ” ＋ｙ、’ ＋Ｚｎ” ＝Ｌ２ で表わされ、これに対するワーク５２の切削点の描く球
面上の位置は、Ｃ／Ｌの比率で縮小あるいは拡大される
が、 Ｘ、” ＋Ｙｓ” 十Ｚ、” ＝Ｃ２ で表わされる。

したがって、Ｘ軸、Ｙ軸の変位に対してＺ軸方向の変位
は ｚ、＝ ＡＪ”：て石１王ｙ”ｉ。

ム＝ＪＣ２−（Ｘｓ” 十Ｙｓ” ） で表わされ、Ｘ軸、Ｙ軸の単位動作指令値に対するＺ軸
方向の変位量（Δ２）は、第８図に示したように、 Δｚ＝ｚｎ＋１−Ｚｎ ＝ ｊＬ” （Ｘｎ＋ｔ” ＋ ｙｎ＋ｔ’ ）−ｊ
Ｌ２− （Ｘｎ” 十Ｙｎ” ） で表わされる。

一方、工具５２の切削点の位置は同様にＣ／Ｌの比率に
より縮小あるいは拡大された値となる。

よって、所望の球面上の位置は、ＸおよびＹの２変数を
決めることによって求めることができる。

したがって、ワークに所望の球面加工を施すには、空間
の位置をＸ、 Ｙ、 Ｚの３変数を決める代わりに、２
を前記式によりＸ、Ｙで表わし、さらにＣ／Ｌの比率を
加味することによって３次元の加ニブログラムを２次元
の円弧ブロックの連続としてＮＣテープに記憶させ、順
次読み込みを行うことによって加工を行うことができる
。

なお、加工中においては工具５２は圧縮空気により回転
させるが、軸方向（Ｚ軸方向）の移動は行わない。

工具５２を予め所定の高さに位置決めするには第６図に
示したように配圧弁６６を切替操作してシリンダ５６の
上部室あるいは下部室に圧縮空気を供給し、シフトレバ
−５５を中空軸５８と共に移動させて調節し、図示しな
いロック装置により固定する。

さらに、この加工機は従来の加工機のように２軸方向の
直線補間がないので第９図および第１０図に示したよう
に眼鏡枠の複雑な平面上の曲線で形成される外周面およ
び内周面はもとより、レンズ装着用の溝６７の面もきわ
めて滑らかに球面加工することができる。

また、第１のＹ軸テーブル３６ａと第２のＹ軸テーブル
３６ｂとを同一の変位量で移動させるようにしたので、
枠の右眼と左眼とを同じ寸法に加工できるとともに、ワ
ークを連続的に加工できる。

なお、上記実施例では工具５２を回転させる動力源とし
て圧縮空気を用いているが、軽量化された電動機、たと
えば高周波モータを使用することもできる。

この場合、前述のタービンロータ６１が高周波モータの
ロータに、エアタービン室６０がステータに置き替わる
。

このように構成すると、圧縮空気によるエアタービン室
内の風蝕がなく、回転機構の信頼性を長期間に亙り維持
することができる。

以上詳述したように本考案の構成によれば、平面上で直
交するＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸の動作から２軸方
向の動作が生じるので、数値制御装置のＮＣテープが３
軸制御のものに比較して大巾に短縮でき、しかも眼鏡枠
の表面をきわめて滑らかにしてかつ左右対称に球面加工
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる眼鏡枠加工機を備えた加工装置の
平面配置図、第２図は第１図の■−■線に沿って切断し
矢印方向にみた断面図、第３図は第１図に示したワーク
の着脱装置の側面図、第４図は本考案の一実施例を示す
眼鏡枠加工機の斜視図、第５図は第４図で示した自在継
手とその連結部を示す平面図、第６図は第４図で示した
工具支持軸の断面図、第７図及び第８図は工具支持軸の
みそすり運動による切削工具の２軸方向の変位をとって
示した説明図、第９図はこの加工機により加工した眼鏡
枠の平面図、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線に沿って切断
し矢印方向にみた断面図である。 １・・・・・・回転テニブル、１・・・・・・眼鏡枠加
工機、３１・・・・・・テーブル、３２・・・・・・Ｘ
軸テーブル、３５・・・・・・第１のモータ、３６ａ・
・・・・・第１のＹ軸テーブル、３６ｂ・・・・・・第
２のＹ軸テーブル、４０・・・・・・第２のモータ、４
２・・・・・・工具支持軸、４３・・・・・・球面部、
４４・・・・・・球面軸受、４５・・・・・・自在継手
、５０・・・・・・スライド軸、５２・・・・・・工具
。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 所定の回動角度で連続的に間欠回転する回転テーブルに
   載置したワークを、回転テーブルの対向する停止位置で
   それぞれ一対のレンズ孔の内径または外径を所定半径の
   球面軌跡に沿って数値制御により切削加工するように構
   成した眼鏡枠加工機において、 前記回転テーブルを跨ぐように設置した門形のベースと
   、 このベース上に載置された第１のモータの動作により水
   平面上のＸ軸方向に往復動作するＸ軸テーブルと、 このＸ軸テーブル上に載置され第２のモータの動作によ
   りＸ軸方向に対して水平面上で直交するＹ軸方向に互に
   逆向きに同時に往復動作する第１のＹ軸テーブルおよび
   第２のＹ軸テーブルと、これら各Ｙ軸テーブルに水平面
   に対して直交方向に往復動可能に装着された一対のスラ
   イド軸と、この一対のスライド軸の間に立向きに配置さ
   れ軸方向の一部に球面部を突設するとともに下端面に切
   削用の工具を取付可能に構成した工具支持軸と、この工
   具支持軸の前記球面部を球面回動自在に支承し工具支持
   軸を前記ベースに支持する球面軸受と、 前記一対のスライド軸と工具支持軸の前記球面部より上
   方とを連結しＸ軸テーブルまたは各Ｙ軸テーブルの変位
   動作を工具支持軸がその球面回動中心を支点として傾斜
   するように伝達する自在継手とを備え、 前記第１および第２のモータをそれぞれ数値制御により
   動作させて工具支持軸にみそすり運動をさせ、工具に球
   面に沿った運動を与えるようにしたことを特徴とする眼
   鏡枠加工機。