專(zhuān)利名稱(chēng)：眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量眼鏡框邊框(鏡片框架)的三維形狀的 眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今為止，已經(jīng)提出了稱(chēng)為框架示蹤器的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備(應(yīng)
參照日本專(zhuān)利公布No.JP-A-2000-314617(US6325700)、 No.JP陽(yáng)A-2001-174252 、 No.JP-A-2006-350264(US2005/0275802)、 No.JP-A-S62-215814等)，所述眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備形成為使得眼鏡 框通過(guò)保持機(jī)構(gòu)基本水平地保持，觸頭(觸針)沿框架的邊框槽移動(dòng)， 同時(shí)觸頭抵靠邊框槽以檢測(cè)觸頭的移動(dòng)(位置)，由此測(cè)量邊框的三 維形狀。在這些相關(guān)技術(shù)中，目前處于實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)是具有移動(dòng) 底座和移動(dòng)軸的類(lèi)型的設(shè)備，該移動(dòng)底座沿基本水平的方向直線移動(dòng)， 該移動(dòng)軸沿相對(duì)于移動(dòng)底座垂直的方向(基本垂直的方向)直線移動(dòng)， 在所述設(shè)備中，觸頭附接到移動(dòng)軸，如日本專(zhuān)利公布 No. JP-A-2000-314617(US6325700)中所公開(kāi)的。
為了精確測(cè)量邊框的三維形狀，期望觸頭平滑移動(dòng)，同時(shí)觸頭以 恒定壓力抵靠邊框槽。然而，在如日本專(zhuān)利公布 No.JP-A-2000-314617(US6325700)中提出的直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)中，存在這樣 的顧慮，即塵土可能會(huì)進(jìn)入直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)中，并且在長(zhǎng)期使用之后， 觸頭的平滑移動(dòng)可能發(fā)生問(wèn)題。直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)部分地應(yīng)用于如在曰本 專(zhuān)利公布No.JP-A-2001-174252和No.JP-A-2006-350264(US2005/275802) 中公開(kāi)的設(shè)備中。
此外，近年來(lái)，對(duì)于具有較大撓曲(高度彎曲框架)的眼鏡框的
需求增加。為此，期望的是即使高度彎曲的框架也能夠以觸頭不會(huì)脫 離邊框槽的方式而被穩(wěn)定地測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，所述設(shè)備能 夠穩(wěn)定且可靠地測(cè)量眼鏡框的形狀，同時(shí)即使在測(cè)量高度彎曲框架的 情形中，觸頭也不可能脫離邊框槽，并可在長(zhǎng)期使用期間保持觸頭的 平滑移動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備具有如下 特征。
(1) 一種用于測(cè)量眼鏡框的邊框的三維形狀的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè) 備，所述設(shè)備包括
框架保持單元，其將所述框架保持在期望位置；
旋轉(zhuǎn)底座，其相對(duì)于被保持的框架相對(duì)旋轉(zhuǎn)；
觸頭保持單元，其設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，包括支撐軸、第一臂、 彈性體和第一臂保持單元，在測(cè)量時(shí)擬被插入到所述邊框的槽中的觸 頭附接到所述支撐軸，所述第一臂用于保持所述支撐軸，所述彈性體 用于推動(dòng)所述第一臂從而將所述支撐軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)中 心軸線向外推動(dòng)，所述第一臂保持單元用于保持所述第一臂，以使所 述支撐軸能夠相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)中心軸線傾斜；
檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第一臂的移動(dòng)；以及
運(yùn)算單元，其基于所述旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)和所述檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié) 果來(lái)獲得所述觸頭的三維移動(dòng)位置，從而獲得所述邊框的三維形狀。
(2) 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中 所述第一臂保持單元包括第二臂，所述第二臂保持所述第一臂使
得所述第一臂可在所述邊框的徑向方向中繞第一樞軸旋轉(zhuǎn)，并且所述 第二臂設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，以在豎直方向中繞第二樞軸旋轉(zhuǎn)，以
及
所述檢測(cè)單元包括第一旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元和第二旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元，所述 第一旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述第一臂相對(duì)于所述第二臂繞所述第一 樞軸的旋轉(zhuǎn)，所述第二旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述第二臂繞所述第二 樞軸的旋轉(zhuǎn)。
(3) 根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，還包括第二臂 固定單元，所述第二臂固定單元具有固定構(gòu)件，用于將所述第二臂的 旋轉(zhuǎn)角度固定在預(yù)定的角度。
(4) 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中
所述第一臂保持單元包括第二臂，所述第二臂保持所述第一臂使 得所述第一臂可在所述邊框的徑向方向中繞第一樞軸旋轉(zhuǎn)，并且所述 第二臂設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，以在豎直方向中繞第二樞軸旋轉(zhuǎn)，以 及
所述彈性體是彈簧，所述彈簧設(shè)置在所述第一臂和所述第二臂之 間，以沿遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向推動(dòng)所述第一臂。
(5) 根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中所述觸頭 保持單元在所述第二臂處設(shè)有平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述第 二樞軸設(shè)置在所述第一臂的相對(duì)側(cè)，并產(chǎn)生用于升高所述第一臂的推 動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)所述第一臂的豎直運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量平衡。
(6) 根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中所述觸頭 保持單元在所述第一臂處設(shè)有平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述第 一樞軸設(shè)置在所述支撐軸的相對(duì)側(cè)，以實(shí)現(xiàn)所述第一臂繞所述第一樞 軸的旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量平衡。
(7) 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)所述觸 頭位于被保持框架的安裝平面的高度處時(shí)，所述觸頭附接到所述支撐軸，使得相對(duì)于所述安裝平面向上傾斜3到10度。


圖l是具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備的眼鏡鏡片 加工設(shè)備的示意性外觀圖。
圖2是從上面所看到的眼鏡框處于被保持狀態(tài)的框架保持單元的視圖。
圖3是測(cè)量機(jī)構(gòu)的透視圖。
圖4是從上面所看到的測(cè)量機(jī)構(gòu)的視圖。
圖5是測(cè)量機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖6是測(cè)量機(jī)構(gòu)處于如下?tīng)顟B(tài)中的側(cè)視圖，其中觸頭的尖端處于框 架的測(cè)量基準(zhǔn)面(安裝平面)的高度上。 圖7是設(shè)備的控制系統(tǒng)的示意性框圖。
圖8是用于說(shuō)明獲得眼鏡框的邊框的三維形狀的方法的視圖。 圖9A、 9B和9C是用于說(shuō)明在高度彎曲框架的測(cè)量中，觸頭為何不 太可能與邊框槽脫離的原因的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖l是具有根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備2的眼鏡鏡片加工設(shè)備1的示意性外觀圖。 在設(shè)備1的上部右側(cè)進(jìn)深中，包括用于測(cè)量眼鏡框F的邊框(鏡片框架)、 模板(樣板)、虛透鏡(dummy lens)(模型透鏡)等的三維形狀的設(shè) 備2。在設(shè)備2的前面，設(shè)置有具有用于操作設(shè)備2的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)面板41、 用于顯示加工信息等的顯示屏43以及具有用于操作設(shè)備1的開(kāi)關(guān)的開(kāi) 關(guān)面板45。通過(guò)操作此開(kāi)關(guān)面板45來(lái)執(zhí)行加工條件等的輸入、用于加 工等的指令。通過(guò)位于開(kāi)放窗口47后面的加工室內(nèi)部的加工機(jī)構(gòu)執(zhí)行 眼鏡鏡片的加工。應(yīng)當(dāng)注意的是如在日本專(zhuān)利公布No.JP-A-2001-18155 (US 6478657)中公開(kāi)的已知機(jī)構(gòu)可用作該加工機(jī)構(gòu)。
設(shè)備2包括用于以預(yù)期狀態(tài)保持框架F的框架保持單元100，以及設(shè)置在框架保持單元100之下的測(cè)量機(jī)構(gòu)200。
圖2是從上面所看到的框架F處于被保持狀態(tài)的框架保持單元100 的視圖。用于基本水平保持框架F的滑動(dòng)片102和103設(shè)置在底座101上。 滑動(dòng)片102和103設(shè)置成可以相對(duì)于位于它們之間的中心處的參考線L1 對(duì)稱(chēng)滑動(dòng)，并通過(guò)彈簧113沿向著它們之間的中心線(參考線L1)的方 向拉動(dòng)。
用于從上面和下面夾緊框架F的邊框的夾銷(xiāo)130a和130b分別設(shè)置 在滑動(dòng)片102的兩個(gè)位置處。以同樣的方式，用于從上面和下面夾緊框 架F的邊框的夾銷(xiāo)131a和131b分別設(shè)置在滑動(dòng)片103的兩個(gè)位置處。此 外，當(dāng)測(cè)量模板時(shí)，將滑動(dòng)片102、 103釋放，并將已知的模板保持工 具安裝到要使用的安裝部分140。應(yīng)當(dāng)注意地是如在日本專(zhuān)利公布 No.JP-A-2000-317617 (US 6325700)等中公開(kāi)的已知框架保持單元可 用作該框架保持單元IOO。
圖3是測(cè)量機(jī)構(gòu)200的透視圖。圖4是從上面所看到的測(cè)量機(jī)構(gòu)200 的視圖。圖5是測(cè)量機(jī)構(gòu)200的側(cè)視圖。在這些附圖中，盡管框架F顯示 為處于這樣的狀態(tài)即通過(guò)框架保持單元100保持在預(yù)期狀態(tài)(處于基 本水平的位置)，但圖中省略了框架保持單元IOO。
旋轉(zhuǎn)底座210通過(guò)橫向滑動(dòng)底座201支撐，由此繞基本豎直的軸線 L2旋轉(zhuǎn)。在框架F處于保持的狀態(tài)下，橫向底座201通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖 中未示)沿框架F的橫向移動(dòng)。圖3至圖5顯示了測(cè)量框架F的右邊框的 狀態(tài)，而在測(cè)量框架F的左邊框的情況下，將橫向滑動(dòng)底座201移動(dòng)到 左邊框側(cè)。旋轉(zhuǎn)底座210通過(guò)具有脈沖電動(dòng)機(jī)等的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202繞軸線 L2旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202附接到橫向滑動(dòng)底座201。在此實(shí)施例中，使測(cè) 量機(jī)構(gòu)200相對(duì)于通過(guò)框架保持單元100保持的框架F繞軸線L2旋轉(zhuǎn)。然 而，也可以使通過(guò)框架保持單元100保持的框架F相對(duì)于測(cè)量機(jī)構(gòu)200旋 轉(zhuǎn)。
具有如下結(jié)構(gòu)的觸頭保持單元211設(shè)置在旋轉(zhuǎn)底座210上。臂220 (第二臂)被保持為可以通過(guò)軸承222在安裝到旋轉(zhuǎn)底座210的塊212上 沿豎直方向繞樞軸(軸線)Sl旋轉(zhuǎn)。通過(guò)編碼器224 (檢測(cè)單元)檢測(cè) 臂220的旋轉(zhuǎn)角度(旋轉(zhuǎn)量)，編碼器224通過(guò)包括齒輪、副齒輪等已 知的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝到塊212。
臂230 (第一臂)保持在臂220的末端220a上，以通過(guò)軸承232繞垂 直于樞軸S1的樞軸(軸線)S2旋轉(zhuǎn)。通過(guò)編碼器234 (檢測(cè)單元)檢測(cè) 臂230的旋轉(zhuǎn)角度(旋轉(zhuǎn)量)，編碼器234通過(guò)包括齒輪、副齒輪等已 知的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝到臂220。
臂230的末端230a從樞軸S2沿旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2所設(shè) 置的方向延伸。向上延伸的支撐軸240固定到末端230a。在此實(shí)施例中， 支撐軸240設(shè)置為沿相對(duì)于臂230旋轉(zhuǎn)所在的平面基本垂直的方向向上 延伸。支撐軸240設(shè)置為當(dāng)臂230繞樞軸S2旋轉(zhuǎn)時(shí)，基本經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)底座 210的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2。抵靠(插入)框架F的邊框槽的觸頭(觸針) 242附接到支撐軸240的上部。在此實(shí)施例中，觸頭242以如下方式附接 到支撐軸240的上端，即它以針狀的形狀從支撐軸240的中心延伸，并 且它的尖端242a指向支撐軸240的旋轉(zhuǎn)圓形路徑的大致切線方向。
圖6是測(cè)量機(jī)構(gòu)200處于如下?tīng)顟B(tài)的側(cè)視圖，即，觸頭242的尖端 242a處于通過(guò)框架保持單元100保持的框架F的測(cè)量基準(zhǔn)面(安裝平面) 的高度(位置)PO上。該附圖顯示了當(dāng)支撐軸240相對(duì)于測(cè)量基準(zhǔn)面保 持基本垂直時(shí)的此設(shè)備。當(dāng)支撐軸240保持基本垂直時(shí)，觸頭242的尖 端242a并不與測(cè)量基準(zhǔn)面平行，而是自支撐軸240的中心延伸，由此以 大約3到10度的角度a傾斜。這樣，即使在框架F是高度彎曲框架的情 況下，觸頭242也不會(huì)脫離邊框槽。
為了高精度地測(cè)量邊框的三維形狀，期望觸頭242以適當(dāng)且基本恒 定的壓力(測(cè)量壓力)壓在邊框槽上。為此，在此設(shè)備中，設(shè)置用于
將觸頭242推向邊框槽側(cè)的彈簧236 (彈性體)作為測(cè)量壓力施加機(jī)構(gòu)。 對(duì)于彈簧236，使用具有基本恒定推動(dòng)力的張絲。彈簧236設(shè)置在臂230 的后端230b和臂220的后端220b之間。觸頭242的尖端242a被彈簧236沿 繞樞軸S2的圓形路徑向遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2的方向(向 外的方向)推動(dòng)，從而抵靠邊框槽。測(cè)量壓力施加機(jī)構(gòu)可構(gòu)造為使得 通過(guò)繞樞軸S2設(shè)置的盤(pán)簧施加用于使臂230旋轉(zhuǎn)的推動(dòng)力。
用于保持臂230的第一臂保持單元221包括前面所述的塊212、臂 220等。固定到臂230的支撐軸240適于通過(guò)第一臂保持單元221相對(duì)于 旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2傾斜，使得觸頭242可沿邊框槽移動(dòng)。
在此狀態(tài)下，當(dāng)隨著臂220沿豎直方向繞樞軸S1旋轉(zhuǎn)，臂230的旋 轉(zhuǎn)面與基本水平位置相傾斜時(shí)，臂230的末端230a將受到重力的影響。 在這種情況下，即使彈簧236的推動(dòng)力基本是恒定的，施加到觸頭242 的測(cè)量壓力也將發(fā)生變化。作為對(duì)策，將作為平衡機(jī)構(gòu)的平衡塊238附 接到臂230的后端230b。因?yàn)楸?30通過(guò)平衡塊238而在質(zhì)量上相對(duì)于樞 軸S2基本平衡，所以施加到觸頭242的測(cè)量壓力可基本保持恒定，與臂 220沿豎直方向的旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)。
同樣地，將作為平衡機(jī)構(gòu)的平衡塊228附接到臂220的后端，由此 以保持臂220繞樞軸S1的豎直運(yùn)動(dòng)(沿豎直方向的旋轉(zhuǎn))的質(zhì)量平衡是 基本恒定的。作為用于保持質(zhì)量平衡的機(jī)構(gòu)，可采用這樣的結(jié)構(gòu)，即 其使用由可施加推動(dòng)力的彈簧、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。此外，如將 在下文中描述的那樣，在臂220的豎直運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量平衡基本恒定的情況 下，考慮到測(cè)量時(shí)施加到觸頭242上的力的力矩N，期望以如下方式構(gòu) 造豎直運(yùn)動(dòng)的平衡機(jī)構(gòu)，即對(duì)用于基本抵消該力矩的載荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。
用于抵抗彈簧236的推動(dòng)力使臂230繞樞軸S2向旋轉(zhuǎn)底座210的旋 轉(zhuǎn)中心軸線L2運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)力施加單元)250設(shè)置在旋轉(zhuǎn)底座
210上。移動(dòng)機(jī)構(gòu)250包括安裝在底座210上由此以繞基本豎直的軸線L3 旋轉(zhuǎn)的圓形構(gòu)件252、在與圓形構(gòu)件252的旋轉(zhuǎn)中心軸線L3相偏移的位 置處向上延伸的軸254以及用于使圓形構(gòu)件252繞軸線L3旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī) 256。當(dāng)圓形構(gòu)件252通過(guò)電動(dòng)機(jī)256驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，并且處于收回位置的 軸254沿圖4中的箭頭標(biāo)記258的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸254與臂230的側(cè)面形成 接觸。當(dāng)軸254隨著圓形構(gòu)件252的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)一步繞軸線L3旋轉(zhuǎn)時(shí)，臂 230抵抗彈簧236的推動(dòng)力繞樞軸S2旋轉(zhuǎn)，由此觸頭242與框架F的邊框 槽分離(離開(kāi))。
為了將臂220固定在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)位置，使臂230沿基本水平的方向 旋轉(zhuǎn)，并保持支撐軸240相對(duì)于旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)面基本垂直，將具 有如下結(jié)構(gòu)的臂固定單元260設(shè)置在臂220的后端220b處。確切地，將 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件262a和262b保持在塊212上，以分別繞設(shè)置在臂220的后端220b 之上和之下的兩個(gè)軸線L4和L5旋轉(zhuǎn)。在與軸線L4相偏移的位置處，將 夾緊構(gòu)件(固定構(gòu)件)264a固定到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件262a。同樣地，在與軸線 L5相偏移的位置處，將夾緊構(gòu)件(固定構(gòu)件)264b固定到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件262b。 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件262a和262b由電動(dòng)機(jī)266驅(qū)動(dòng)、通過(guò)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示) 相關(guān)聯(lián)地旋轉(zhuǎn)。隨著旋轉(zhuǎn)構(gòu)件262a和262b的旋轉(zhuǎn)，夾緊構(gòu)件264a和264b 繞軸線L4和L5旋轉(zhuǎn)，由此它們之間的距離減小，如圖6中所示。這樣， 將臂220的后端220b夾在夾緊構(gòu)件264a和264b之間，從而將臂220固定在 基本水平的位置。因此，支撐軸240通過(guò)夾緊構(gòu)件264a和264b相對(duì)于旋 轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)面保持基本垂直。因?yàn)橹屋S240保持基本垂直，所 以在垂直方向(在高度方向)，觸頭242處于測(cè)量基準(zhǔn)面的高度處。
在模板K的測(cè)量中，支撐軸240抵靠模板K的外緣以用作觸頭。在 測(cè)量模板K時(shí)，通過(guò)臂固定單元260固定臂220的旋轉(zhuǎn)，如圖6中所示。 在這種情況下，臂230通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)250移向旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)中心軸 線L2，由此支撐軸240抵靠模板K的側(cè)面，模板K的形狀被測(cè)量。應(yīng)當(dāng) 注意地是模板K通過(guò)框架保持單元100利用模板保持工具(圖中未示) 保持。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D7中的設(shè)備的控制系統(tǒng)的示意性框圖，對(duì)具有上 述結(jié)構(gòu)的設(shè)備的測(cè)量操作進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)注意地是在邊框測(cè)量開(kāi)始之
前的初始狀態(tài)中，臂220的后端220b保持在夾緊構(gòu)件264a和264b之間(見(jiàn) 圖6)，而觸頭242處于測(cè)量基準(zhǔn)面的高度處。同時(shí)，臂230通過(guò)電動(dòng)機(jī) 256驅(qū)動(dòng)而沿圖4中箭頭標(biāo)記259的方向旋轉(zhuǎn)，觸頭242處于旋轉(zhuǎn)底座210 的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2附近的初始位置。
當(dāng)如圖2中所示框架F通過(guò)框架保持單元100保持時(shí)，按下開(kāi)關(guān)面板 41上的用于跟蹤雙眼的開(kāi)關(guān)41a，通過(guò)運(yùn)算和控制單元50驅(qū)動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu) 200，首先開(kāi)始右邊框的測(cè)量。
當(dāng)軸254通過(guò)電動(dòng)機(jī)256驅(qū)動(dòng)而慢慢地移動(dòng)到收回位置時(shí)，與此移 動(dòng)相關(guān)聯(lián)，臂230、支撐軸240和觸頭242利用彈簧236的推動(dòng)力轉(zhuǎn)向邊 框槽。然后，觸頭242插入到框架F的邊框槽中，框架F通過(guò)框架保持單 元100的夾銷(xiāo)130a、 130b、 131a、 131b置于測(cè)量基準(zhǔn)面的高度處。在軸 254己通過(guò)電動(dòng)機(jī)256移動(dòng)到收回位置之后，已夾緊臂220的后端220b的 夾緊構(gòu)件264a和264b通過(guò)電動(dòng)機(jī)266移動(dòng)，由此保持構(gòu)件264a和264b之 間的距離變得最大，如圖5中所示。這樣，釋放了對(duì)臂220沿豎直方向 旋轉(zhuǎn)的限制，并允許觸頭242在豎直方向中沿框架F的邊框槽移動(dòng)。此 外，因?yàn)檩S254已移動(dòng)到收回位置，所以觸頭242通過(guò)彈簧236的推動(dòng)力 以基本恒定的測(cè)量壓力抵靠邊框槽。
在這種狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)底座210通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202繞軸線L2旋轉(zhuǎn)，由 此觸頭242在豎直方向中沿框架F的邊框槽并沿遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)底座210的旋 轉(zhuǎn)中心軸線L2的方向移動(dòng)。因此，臂220繞樞軸S1旋轉(zhuǎn)，而臂230繞樞 軸S2旋轉(zhuǎn)。臂220的旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)編碼器224檢測(cè)，而臂230的旋轉(zhuǎn)角度 通過(guò)編碼器234檢測(cè)。基于這些檢測(cè)信息和旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)角度 n，通過(guò)運(yùn)算和控制單元50計(jì)算邊框的三維形狀。旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn) 角度On可通過(guò)運(yùn)算和控制單元50從旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202中的脈沖電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖中獲得。
參照?qǐng)D8，將對(duì)基于已通過(guò)編碼器224和234檢測(cè)到的臂220和230各 自的旋轉(zhuǎn)角度以及旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)獲得邊框的三維形狀的 方法進(jìn)行描述。
在圖8中，假設(shè)原點(diǎn)O設(shè)置在旋轉(zhuǎn)底座210的旋轉(zhuǎn)中心軸線L2上， 考慮在旋轉(zhuǎn)底座210的特定旋轉(zhuǎn)角度處的三維坐標(biāo)系X、 Y、 Z。假設(shè)臂 220的旋轉(zhuǎn)中心位于XY平面上，X軸和Y軸相對(duì)于原點(diǎn)O通過(guò)該XY平 面，將該旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置為點(diǎn)T1。而且，將臂230的旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置為點(diǎn)T2。 然后，將觸頭242的尖端242a設(shè)置為點(diǎn)T3，并將當(dāng)法線從點(diǎn)T3延伸到臂 230繞點(diǎn)T2旋轉(zhuǎn)所在的平面時(shí)的交點(diǎn)設(shè)置為點(diǎn)T4。
在圖8中，距離a設(shè)置為從點(diǎn)Tl到點(diǎn)T2的距離，距離^設(shè)置為從點(diǎn) T1到原點(diǎn)0沿X軸方向的距離，距離e設(shè)置為從點(diǎn)Tl到原點(diǎn)O沿Y軸方向 的距離，距離d設(shè)置為從點(diǎn)T2到點(diǎn)T4的距離，而距離^設(shè)置為從點(diǎn)T3到 點(diǎn)T4的距離。此外，將臂220的線段T1-T2相對(duì)于X軸在豎直方向(Z軸 的方向)傾斜的角度設(shè)置為ex，而將臂230的線段T2-T4相對(duì)于Y軸傾 斜的角度設(shè)置為ey。角度e x是通過(guò)編碼器224獲得的角度，而角度e y是通過(guò)編碼器234獲得的角度。
作為觸頭242的尖端242a的點(diǎn)T3的坐標(biāo)可根據(jù)如下運(yùn)算來(lái)獲得。
X= (a + d sin e y) cos e x —e sin ￡ x —b Y = d cos e y—c
Z= (a + d sin e y) sin e x+e cos e x
在將通過(guò)上述X， Y坐標(biāo)系表示的點(diǎn)T3轉(zhuǎn)換成通過(guò)半徑長(zhǎng)度E以及 相對(duì)于原點(diǎn)O的角度P表示的極坐標(biāo)系的情況下，點(diǎn)T3通過(guò)下面的公式
表不o<formula>complex formula see original document page 14</formula>
上述的運(yùn)算基于旋轉(zhuǎn)底座210是固定的情況。在考慮旋轉(zhuǎn)底座210 的旋轉(zhuǎn)角度On (n=l,2，...N)的情況下，假設(shè)邊框的三維形狀為(Rn， 9n， Zn) (n=l,2，...N)，旋轉(zhuǎn)角度為 n時(shí)的半徑Rn通過(guò)i;得到，角 度0n通過(guò)(p+Qn)得到，而在豎直方向(在高度方向)的位置Zn 通過(guò)Z得到。將由此得到的邊框的三維形狀(Rn， en， Zn)存儲(chǔ)在與 運(yùn)算和控制單元50相連的存儲(chǔ)器(圖中未示)中，并當(dāng)對(duì)眼鏡鏡片的 外緣進(jìn)行加工時(shí)，從該存儲(chǔ)器調(diào)出所述三維形狀(Rn， 0n， Zn)使用。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，觸頭242沿豎直方向和徑向的移動(dòng)由通過(guò) 圓周運(yùn)動(dòng)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，因此，可以使用可執(zhí)行平滑旋轉(zhuǎn)并具 有高密封性能的諸如徑向軸承的軸承222和232。由此，可在長(zhǎng)期的使 用期間保持觸頭242沿豎直方向和徑向的平滑移動(dòng)，并可精確測(cè)量眼鏡 框的邊框的三維形狀。
此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與上述傳統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)相比，即使當(dāng)對(duì)具 有較大撓曲(高度彎曲框架)的眼鏡框進(jìn)行測(cè)量時(shí)，觸頭242也更不太 可能脫離邊框槽，因此能夠穩(wěn)定且精確地測(cè)量眼鏡框的邊框的三維形 狀。原因?qū)⒃谙挛倪M(jìn)行描述。
圖9A和圖9B顯示了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，以與在日本專(zhuān)利公布 No.JP-A-2001-174252中相同的方式，抵靠邊框槽FV的觸頭242僅沿豎直 方向繞樞軸S旋轉(zhuǎn)(豎直移動(dòng))，支撐樞軸S的移動(dòng)體M沿徑向方向(附 圖中的橫向方向X方向)移動(dòng)。考慮到施加在觸頭242上的力的力矩N， 該力矩N是力(測(cè)量壓力)E和沿與力E的方向基本垂直的方向的距離li 的乘積。簡(jiǎn)言之，N = EXh。 圖9A顯示了邊框槽FV位于基準(zhǔn)面的位置P1處的情形。因?yàn)樵赬方 向產(chǎn)生恒定力(測(cè)量壓力)E，所以在這種情況下該力的力矩N為 N = EXhl
另一方面，圖9B顯示了這樣的情形框架F是高度彎曲的，邊框槽 FV處于比基準(zhǔn)面的位置P1更高的位置P2。同樣，在此情形中，在X方 向產(chǎn)生恒定的力(測(cè)量壓力)E，該力的力矩N為
N = EXh2
與圖9A的情形相比，邊框槽FV的位置越高，力的力矩N越大。隨 著力的力矩N變得更大，觸頭242向上脫離的可能性更大。
與此形成對(duì)比，圖9C顯示了此實(shí)施例中的設(shè)備的情形。觸頭242 沿豎直方向繞樞軸S1旋轉(zhuǎn)(豎直移動(dòng))，樞軸S1通過(guò)固定塊212支撐。 觸頭242沿徑向方向(X方向)的移動(dòng)通過(guò)繞處于臂220末端側(cè)的樞軸S2 旋轉(zhuǎn)的臂230 (圖9C中未示出)執(zhí)行。施加到觸頭242上的力(測(cè)量壓 力)E通過(guò)彈簧236在觸頭242繞樞軸S2旋轉(zhuǎn)的平面的方向中產(chǎn)生。在這 種情形下，在與力E的方向基本垂直的方向中的距離hl是基本恒定的， 與邊框槽FV的高度(觸頭242的尖端242a的位置)無(wú)關(guān)，因此，由于N =EXhl，所以力的力矩N也是基本恒定的。因此，因?yàn)榱Φ牧豊是 基本恒定的，所以即使框架F是高度彎曲的，觸頭242也不太可能脫離 邊框槽FV。由此，穩(wěn)定且精確的測(cè)量能夠得以執(zhí)行。
此外，考慮到在向上的方向中，施加到觸頭242上的力的力矩N是 基本恒定的，期望沿向下的方向施加載荷AG，以基本抵消該力矩。這 樣，觸頭242更不可能脫離邊框槽FV。在圖3到圖5中所示的實(shí)施例中， 這通過(guò)提供豎直運(yùn)動(dòng)的平衡機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在所述機(jī)構(gòu)中，對(duì)載荷AG進(jìn) 行調(diào)節(jié)，從而可相對(duì)于附接到臂220的后端220b的平衡塊228的質(zhì)量基 本達(dá)到質(zhì)量平衡。在此情況下，代替使用平衡塊228，可以采用通過(guò)可 施加推動(dòng)力的彈簧、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。此外，根據(jù)此實(shí)施例，在通過(guò)框架保持單元100保持的框架F的邊
框槽FV處于測(cè)量基準(zhǔn)面(安裝平面)的高度處的情況下，測(cè)量壓力E 是沿基本水平方向施加的，并且根據(jù)邊框槽FV的位置變得更高的程度， 測(cè)量壓力E的方向也在向上的方向中改變。簡(jiǎn)言之，測(cè)量壓力E施加在 沿著框架F的曲線的方向中。由此，高精度的測(cè)量能夠得以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量眼鏡框的邊框的三維形狀的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，所述設(shè)備包括框架保持單元，其將所述框架保持在期望位置；旋轉(zhuǎn)底座，其相對(duì)于被保持的框架相對(duì)旋轉(zhuǎn)；觸頭保持單元，其設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，包括支撐軸、第一臂、彈性體和第一臂保持單元，在測(cè)量時(shí)擬被插入到所述邊框的槽中的觸頭附接到所述支撐軸，所述第一臂用于保持所述支撐軸，所述彈性體用于推動(dòng)所述第一臂從而將所述支撐軸相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)中心軸線向外推動(dòng)，所述第一臂保持單元用于保持所述第一臂，以使所述支撐軸能夠相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)中心軸線傾斜；檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第一臂的移動(dòng)；以及運(yùn)算單元，其基于所述旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)和所述檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來(lái)獲得所述觸頭的三維移動(dòng)位置，從而獲得所述邊框的三維形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中 所述第一臂保持單元包括第二臂，所述第二臂保持所述第一臂使得所述第一臂可在所述邊框的徑向方向中繞第一樞軸旋轉(zhuǎn)，并且所述 第二臂設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，以在豎直方向中繞第二樞軸旋轉(zhuǎn)，以 及所述檢測(cè)單元包括第一旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元和第二旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元，所述 第一旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述第一臂相對(duì)于所述第二臂繞所述第一 樞軸的旋轉(zhuǎn)，所述第二旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述第二臂繞所述第二 樞軸的旋轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，還包括第二臂固 定單元，所述第二臂固定單元具有固定構(gòu)件，用于將所述第二臂的旋 轉(zhuǎn)角度固定在預(yù)定的角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中 所述第一臂保持單元包括第二臂，所述第二臂保持所述第一臂使得所述第一臂可在所述邊框的徑向方向中繞第一樞軸旋轉(zhuǎn)，并且所述 第二臂設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底座上，以在豎直方向中繞第二樞軸旋轉(zhuǎn)，以 及所述彈性體是彈簧，所述彈簧設(shè)置在所述第一臂和所述第二臂之 間，以沿遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向推動(dòng)所述第一臂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中所述觸頭保 持單元在所述第二臂處設(shè)有平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述第二 樞軸設(shè)置在所述第一臂的相對(duì)側(cè)，并產(chǎn)生用于升高所述第一臂的推動(dòng) 力，以實(shí)現(xiàn)所述第一臂的豎直運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量平衡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中所述觸頭保 持單元在所述第一臂處設(shè)有平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述第一 樞軸設(shè)置在所述支撐軸的相對(duì)側(cè)，以實(shí)現(xiàn)所述第一臂繞所述第一樞軸 的旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量平衡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)所述觸頭 位于被保持框架的安裝平面的高度處時(shí)，所述觸頭附接到所述支撐軸， 使得相對(duì)于所述安裝平面向上傾斜3到10度。
全文摘要
一種用于測(cè)量眼鏡框的邊框的三維形狀的眼鏡框形狀測(cè)量設(shè)備，該設(shè)備包括框架保持單元，其將框架保持在期望位置；旋轉(zhuǎn)底座，其相對(duì)于被保持的框架相對(duì)旋轉(zhuǎn)；觸頭保持單元，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)底座上，包括支撐軸、第一臂、彈性體和第一臂保持單元，在測(cè)量時(shí)擬被插入到邊框的槽中的觸頭附接到支撐軸，第一臂用于保持支撐軸，彈性體用于推動(dòng)第一臂從而將支撐軸相對(duì)于旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)中心軸線向外推動(dòng)，第一臂保持單元用于保持第一臂，以使支撐軸能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸線傾斜；檢測(cè)單元，其檢測(cè)第一臂的移動(dòng)；以及運(yùn)算單元，其基于旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)和檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來(lái)獲得觸頭的三維移動(dòng)位置，從而獲得邊框的三維形狀。
文檔編號(hào)G01B21/20GK101339020SQ20081012831
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者柴田良二 申請(qǐng)人:尼德克株式會(huì)社