KR100497034B1

KR100497034B1 - 렌즈가공장치 및 렌즈가공방법

Info

Publication number: KR100497034B1
Application number: KR10-2003-0016108A
Authority: KR
Inventors: 진보마사히로
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2005-06-23
Also published as: ATE317744T1; EP1366856B1; DE60303534T2; DE60303534D1; JP2003340698A; EP1439030B1; EP1366856A3; DE60303616T2; US20040048555A1; EP1439030A1; KR20030093930A; US6902467B2; DE60303616D1; ATE317745T1; EP1366856A2

Abstract

본 발명은 렌즈의 재질에 관계없이, 렌즈프레임 형상데이터에 의거하여 렌즈를 확실히 가공한다. 렌즈의 가공공정마다, 렌즈를 회전공구로 가압하는 하중을 설정하는 하중설정부(133)와 렌즈지지축의 회전속도 및 회전방향을 설정하는 렌즈 회전수 설정부(132) 및 렌즈에 냉각액을 분사하는 조건을 설정하는 급수조건 설정부(134)와 이들 설정부로 설정된 가공조건에 따라서 하중, 렌즈와 회전공구의 상대 회전방향(업 커트 또는 다운커트) 및 냉각액의 분사조건을 제어한다.

Description

렌즈가공장치 및 렌즈가공방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING A LENS}

본 발명은, 안경렌즈 등의 렌즈를 안경프레임의 렌즈프레임에 넣기 위해서, 렌즈의 주연을 소정형상으로 가공하는 렌즈가공장치에 관한 것이다.

종래, 안경렌즈를 렌즈프레임에 넣기 위해서 소정의 주연형상으로 가공하는 경우, 예를 들면 연삭기로 렌즈 둘레의 면을 연삭하거나 커터로 렌즈 둘레의 면을 절삭하거나 함으로써, 피가공 렌즈를 안경프레임의 렌즈프레임 형상데이터에 따른 소정의 주연형상으로 마무리하고 있다.

이 종류의 가공장치로서는, 예를 들면, 일본 특허공개 2002-18686호 공보에 개시된 것처럼, 렌즈 둘레의 면을 연삭하는 회전이 가능한 회전공구(연삭기)를 베이스상에서 지지하는 한편, 렌즈를 지지한 축을 암(arm) 등에 의해 회전공구의 축에 대하여 요동 가능하게 구동함과 동시에, 렌즈의 축을 회전시켜 연삭(또는 절삭)위치를 설정하는 장치가 알려져 있다.

이러한 종류의 장치로는, 평연삭이나 경사(bevel)연삭의 가공 종별과 거친 연삭가공, 마무리 가공, 경면가공, 홈 각인 가공, 모따기 가공 등의 가공모드를 선택하여, 렌즈의 재질(유리, 플라스틱, 폴리카보네이트, 아크릴 등)에 따라서 척(chuck)압이나 사용하는 공구를 설정하는 제어부를 구비하여, 미리 측정한 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 렌즈의 주연을 가공하고 있다.

최근, 렌즈의 재질은, 고굴절율을 구하거나 대충격성을 높이기 위해서, 여러 가지 수지재료가 채용되도록 되어 있고, 렌즈의 재질마다 가공성도 다르다.

상기 종래의 장치에서는, 렌즈의 재질에 따라서 렌즈축의 회전방향(업 커트, 다운커트)이나 급수의 유무 등을 가공조건으로서 설정하여 가공을 하였기 때문에, 신규 재질의 렌즈를 가공하는 데 있어서는, 설정 가능한 가공조건이 부족한 경우도 있어 원활하게 가공을 할 수 없는 경우가 있었다.

예를 들면, 일본국 특표 2000-511231호 공보, 특표 2002-504935호 공보 등에 개시된 것처럼, 지방족 디이소시아네이트;폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜 및 그 혼합물로부터 선택되는 OH 함유 중간체; 및 방향족 디아민 경화제로부터 제조된 폴리우레탄 등의 대충격성이 뛰어난 렌즈로서는, 냉각수를 뿌리는 습식가공과 냉각수를 사용하지 않는 건식가공의 어떤 것이라도, 가공 후의 렌즈 주연에 대팻밥형상이나 끈형의 절삭 찌꺼기가 융착하는 경우가 있고, 가공 후에는 수작업으로 렌즈주연의 절삭 찌꺼기를 제거할 필요가 있기 때문에, 렌즈의 가공(렌즈 연삭가공)에 필요한 시간과 노동력이 증대한다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 렌즈의 재질에 상관없이, 렌즈프레임 형상데이터에 의거하여 렌즈를 확실히 가공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 렌즈지지축에 지지된 렌즈를 회전공구를 구비한 주축에 대하여 상대적으로 변위시키고, 안경용 렌즈의 주연을 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 가공하는 렌즈가공장치에 있어서, 상기 렌즈의 가공공정마다 렌즈를 회전공구로 가압하는 하중을 변경하는 하중조정유니트의 제어조건과, 렌즈지지축의 회전속도 및 회전방향을 변경하는 렌즈축 구동수단의 제어조건 및 렌즈에 냉각액을 분사하는 냉각유니트의 제어조건을 각각 설정하는 가공조건 설정수단에 설정된 제어조건에 따라서 상기 하중조정유니트, 렌즈축 구동수단 및 냉각유니트을 제어하는 제어수단을 구비함으로써, 렌즈재질의 차이에 따른 하중, 렌즈와 회전공구의 상대회전방향(업 커트 또는 다운커트) 및 냉각액의 분사조건으로 가공할 수 있다.

또한, 렌즈지지축에 지지된 수지제의 렌즈를 회전공구를 구비한 주축에 대하여 상대적으로 변위시키고, 안경용 렌즈의 주연을 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 가공하는 렌즈가공방법에 있어서, 상기 수지제의 렌즈는, 지방족 디이소시아네이트;폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜 및 그 혼합물로부터 선택되는 OH 함유 중간체; 및 제1 방향족 디아민 경화제로부터 제조된 폴리우레탄 재료로 형성되고, 3kgf 미만 2kgf 이상의 하중으로 상기 렌즈를 회전공구에 가압함과 동시에, 냉각액의 분사를 정지하고, 또한, 상기 렌즈지지축과 주축의 회전방향을 동일하게 설정한다.

[발명의 실시예]

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 렌즈가공장치(10)의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 2 및 도 3은 내부의 기구를 나타낸 사시도, 도 4는 내부의 기구를 나타낸 우측면도이다.

도 1에 있어서, 직육면체형 케이스(11)에 수용된 렌즈가공장치(10)의 정면우측에는, 렌즈의 가공조건 등을 선택 또는 입력하는 조작부(13)와, 렌즈프레임 형상데이터나 가공데이터 등 가공에 관한 정보를 표시하는 표시부(12)가 설치된다. 이때, 조작부(13)는 터치패널이나 터치스위치 또는 키 등으로 구성되고, 또한, 표시부(12)는 LCD나 CRT 등으로 구성된다.

그리고, 렌즈가공장치(10)의 정면중앙에는, 렌즈의 출입을 행하는 개폐가능한 도어(14)가 설치된다.

다음에, 장치의 전체적인 설명을 행한 후, 각 기구의 상세한 설명을 행한다.

<1.장치의 개요>

도 2에 있어서, 케이스(11)의 내부에는, 주 회전공구(50)(주가공 수단)를 구비한 주축(51)과 평행한 방향(도면에서 X축 방향)으로 변위 가능한 베이스유니트(2)가 설치되고, 이 베이스유니트(2)상에는 수직방향(도면에서 Z축 방향)으로 변위가능한 렌즈지지유니트(4)가 지지된다.

여기서, 도 2에서, 렌즈가공장치(10)의 폭방향을 X축, 수직방향(장치의 높이 방향)을 Z축, 도 4의 좌우방향(장치의 내측을 향한 방향)을 Y축으로 하며, 이들 3축은 직교하는 것으로 한다.

렌즈지지유니트(4)에는, 2분할되어 렌즈(1)의 중심을 선택적으로 끼워 둘 수 있는 렌즈지지축(41)이 회전 가능하게 지지되고, 렌즈지지축(41)은, 베이스 플레이트(15)상에 지지된 주 회전공구(연삭기 또는 커터)(50)의 수직선상에 위치하고, 렌즈지지축(41)과 주 회전공구(50)의 주축(51)은 X축을 따라 평행하게 배치된다. 또한, 렌즈(1)는 렌즈지지축(41)의 축선과 직교하는 평면을 따라 끼워 둔다.

그리고, 렌즈지지축(41)의 수직선상에는, 렌즈(1)의 볼록면 및 오목면의 양면의 위치를 측정하는 스타일러스(60, 61)를 구비한 측정유니트(6)가 고정 설치된다.

스타일러스(60, 61)는 렌즈지지축(41)과 평행한 방향으로 변위 가능하고, 렌즈지지유니트(4)를 상승시킨 상태에서 스타일러스(60, 61)를 렌즈(1)의 양면에 접촉시키고 렌즈지지축(41)을 회전시킴과 동시에, 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 렌즈지지유니트(4)를 수직방향으로 승강시켜, 도시하지 않은 리니어스케일 등에 의해서 스타일러스(60, 61)의 축 방향 변위를 검출함으로써, 렌즈(1)의 마무리 위치나 코바두께를 측정한다.

렌즈(1)의 가공은, 도 2에 나타낸 상태로부터 주 회전공구(50)를 회전시켜 렌즈지지유니트(4)를 하강시키고, 렌즈지지축(41)을 회전시키면서 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 렌즈지지유니트(4)를 승강시켜 렌즈(1)의 주연(외주)을 소정의 형상으로 연삭한다.

요컨대, 렌즈지지축(41)의 회전각도에 대응하는 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 렌즈지지유니트(4)를 승강시킴으로써, 렌즈(1)의 회전각도에 따른 절삭 깊이로 연속적으로 절삭을 행한다. 이 가공중에, 렌즈(1)를 주 회전공구(50)로 가압하는 힘(가공압력)은 렌즈지지유니트(4) 자체의 무게에 의해 주어진다. 이때, 렌즈(1)의 재질에 따른 하중의 조정은, 렌즈지지유니트(4)의 위쪽에 설치한 하중 제어유니트(8)가 렌즈지지유니트(4) 자체의 무게의 일부를 지지함으로써 행해진다.

그리고, 베이스유니트(2)를 도면에서 X축 방향으로 변위시키는 것으로, 렌즈(1)와 주 회전공구(50)와의 접촉위치를 변경하고, 평연삭과 경사연삭을 선택하고, 또한, 거친 연삭과 마무리 연삭을 전환한다.

다음에, 렌즈지지유니트(4)의 위쪽에는, Y축 방향(장치의 내측을 향한 방향)으로 변위 가능한 모따기용 회전공구(70) 및 홈 각인용 회전공구(71)를 가지는 마무리 가공유니트(7)(마무리 가공수단)가 배치되고, 마무리 가공유니트(7)의 전진위치에서는, 모따기용 회전공구(70) 및 홈 각인용 회전공구(71)가 렌즈지지축(41)의 수직상에 위치하여 렌즈지지유니트(4)를 상승시킴과 동시에, 베이스유니트(2)의 X축 방향에의 구동에 의해 사용하는 회전공구(70, 71) 및 가공위치를 설정하여 마무리 가공을 할 수 있다.

이하, 각 부의 상세 내용에 대해서 각각 설명한다.

<2.주축 유니트>

도 2 및 도 3에서, 케이스(11)의 내부에는, 회전공구(다이아몬드 등을 포함하는 연삭기 또는 커터)(50)를 설치한 주축(51)과 주축(51)을 구동하는 모터(55)가 베이스 플레이트(15)상에 고정 설치되고, 이들을 주체로 주축 유니트가 구성된다.

우선, 주축(51)은, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(15)상에서 X축을 따라 회전 가능하게 지지되어 렌즈지지축(41)과 평행해진다.

주축(51)의 단부에는, 렌즈(1)에 기계가공을 시행하는 주 회전공구(50)가 부착되고, 이 주 회전공구(50)는 도 2에서 X축 방향의 중앙부, 또한, 장치의 정면측(도면에서 좌하측)에 위치하고, 주축(51)의 기저 단부(base end portion)(도면에서 우측)는 벨트(57) 및 풀리(pulley)를 통해 모터(55)에 의해 구동된다.

렌즈(1)에 기계가공을 시행하는 주 회전공구(50)는, 도 2에서, 주축(51)의 선단측(도면에서 좌측)으로부터 거친 연삭기(50a), 평연삭 마무리 연삭기(50b), 경사 연삭 마무리 연삭기(50c), 경면연마 연삭기(50d)이 순차로 설치된다. 이때, 렌즈(1)의 재질의 경우에는, 거친 연삭기(50a)에 전착 다이아몬드 휠 또는 소결 다이아몬드 휠을 사용하고, 평연삭 마무리 연삭기(50b), 경사연삭 마무리 연삭기(50c)에 소결 다이아몬드 휠을 사용하며, 경면연마 연삭기(50d)에도 소결 다이아몬드 휠을 사용한다. 이들 연삭기의 종류, 위치는 탈착에 의해 적절하게 교환가능하다.

<3.베이스유니트>

렌즈지지유니트(4)를 X축 방향으로 구동하기 위한 베이스유니트(2)는, 도 2에서 주축(51)의 내측(Y축 방향으로 도면의 우측)으로 배치된다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 베이스유니트(2)는, X축 방향으로 변위가능한 베이스(20)와 이 베이스(20)를 X축 방향으로 구동하여 위치결정제어를 행하는 서보 모터(이하, X축모터)(25)를 주체로 구성한다.

베이스(20)는, 베이스 플레이트(15)상에서 X축 방향을 따라서 고정 설치된 평행한 가이드부재(21, 22)상을 변위가능하게 적재되어, X축 방향으로 변위가능하게 지지된다.

도 3에 있어서, 베이스(20)의 하측에는 가이드부재(21, 22)의 사이에 나사(23)가 회전가능하게 배치되며, 베이스(20)의 하면에 고정 설치한 암나사(24)가 나사(23)와 나사 결합하고, 나사(23)의 회전에 따라서 베이스(20)가 X축 방향으로 구동된다.

나사(23)의 일단과, X축모터(25)는 톱니바퀴 및 톱니가 달린 벨트(26)를 통해 연결되고, X축모터(25)의 회전각도에 따라서 베이스(20)가 X축 방향에서 위치결정된다.

<4.승강유니트>

베이스(20)상에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 2개의 지주(401, 402)가 세워져 설치되어 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)을 관통하고, 렌즈지지유니트(4)를 수직방향(Z축 방향)으로 변위가능하게 안내한다.

도 3, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 렌즈지지유니트(4)는, Z축 방향으로 변위하는 승강유니트(3)에 의해서 수직방향으로 구동되어 수직방향에서의 위치결정이 행해지고, 베이스유니트(2)에 의해 X축 방향의 위치결정이 행하여져, 렌즈(1)를 지지하는 렌즈지지유니트(4)는, 주축(51)에 대하여 X-Z 방향으로 구동된다.

승강유니트(3)는, 도 3, 도 4, 도 5에서, 지주(401, 402) 사이의 베이스(20)상에 지지되어 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)을 수직방향에서 관통하는 나사(31)와 내주에서 이 나사(31)와 나사 결합하는 한편, 상단에서 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)측과 접촉하여 렌즈지지유니트(4)를 지지가능한 위치결정부재(34)와 나사(31)의 하단과 톱니가 달린 벨트(32) 및 기어를 통해 연결된 서보 모터(이하, Z축모터)(33)를 주체로 구성하여, 베이스(20)상에 배치된다.

이 승강유니트(3)는, Z축모터(33)를 구동함으로써, 나사(31)를 회전시키고 나사(31)와 나사 결합하는 암나사(35)를 구비한 위치결정부재(34)를 Z축 방향으로 구동한다. 이때, 암나사(35)는 후술하는 것 같이, 주연방향의 회동을 렌즈지지유니트(4)측을 규제하기 때문에, Z축 방향으로 변위한다.

위치결정부재(34)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)에 설치한 수직방향의 구멍부(40A)의 내주와 수직방향에서 상대적으로 변위 가능하게 접촉하고 있다.

그리고, 이 구멍부(40A)의 상단에는 프레임(40)측과 결합한 천장부(400)가 설치되고, 도 3, 도 6에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 암나사(35)의 측방에는 Z축 방향으로 세워져 설치된 스토퍼(36)가 천장부(400)의 하면과 접촉 가능한 위치에 설치된다.

도 3은, 위치결정부재(34)의 상부로부터 돌출한 스토퍼(36)가 천장부(400)의 하면과 접촉한 상태에서, 천장부(400)로부터 받은 렌즈지지유니트(4)의 하중을, 스토퍼(36), 암나사(35)로 이루어진 위치결정부재(34)로 지지한다. 이때, 암나사(35)와 스토퍼(36)는 기저 단부를 베이스(340)로 결합한다.

이때, 프레임(40)의 구멍부(40A)의 단면형상은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34) 및 스토퍼(36)와 Z축회전(도 6의 관통방향)으로 걸어 맞출 수 있는 형상으로 구성되고, 나사(31)의 회전에 의해 암나사(35)가 공전하는 것을 방지한다. 다시 말하면, 암나사(35)의 측방에 고정 설치된 스토퍼(36)가 구멍부(40A)측에 걸림으로써 위치결정부재(34)의 회전이 저지되며 나사(31)의 회전에 따라서 암나사(35)가 승강하고, 이에 따라 위치결정부재(34)가 Z축 방향으로 변위한다.

여기서, 스토퍼(36)가 천장부(400)에 접촉하지 않고 있는 상태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지유니트(4)에 지지된 렌즈(1)가 주 회전공구(50)에 접촉하여 렌즈지지유니트(4)의 자중이 하중이 되어 더해지고, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 천장부(400)의 하면은 접촉하지 않고, 소정의 틈이 형성된다.

이 틈을 향하는 천장부(400)의 하측에는, 렌즈지지유니트(4)의 가공이 종료한 것(수직방향위치)을 검출하는 센서 암(300)(상대변위 증폭수단)의 일단을 삽입하는 구멍부(421)가 도면에서 Y축 방향을 따라서, 또한, 구멍부(40A)를 횡단하여 관통형성된다.

센서 암(300)은, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 도면에서 좌측(Y축 방향)으로 신장하여 구멍부(421)에 삽입된 암(301)과 도면에서 아래쪽(Z축 방향, 베이스(20)측)으로 신장하는 암(302)으로 이루어진 역L자형의 일체의 암으로서 형성되며, 암 301과 302는 거의 직각으로 배치된다. 수평방향의 암 301과 수직방향의 암 302의 길이는, 암 302쪽이 길게 설정된다.

이 역L자형의 센서 암(300)은, 도중의 굴곡부(303)가 렌즈지지유니트(4)의 천장부(400)에 설치한 축(420)으로 요동이 자유롭게 지지되며, X축 주위에 요동 가능해진다.

또한, Z축 방향으로 신장한 암(302)과 천장부(400)와의 사이에는, Y축 방향으로 신장한 암(301)을 도 5, 도 6의 아래쪽(도면에서 반시계 회전)을 향하여 힘을 가하는 스프링(310)이 설치된다.

구멍부(421)에 삽입된 암(301)은, Y축 방향에서 구멍부(40A)를 횡단하기 위해, 나사(31)를 삽입하여 관통하는 관통부를 구비함과 동시에, 암(301)의 구멍부(40A) 내주를 향한 하면은, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 접촉 분리 가능해진다.

센서 암(300)은 스프링(310)에 의해서 도면에서 반시계 회전방향으로 힘을 받기 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)과 암(301)이 분리된 상태(스토퍼(36)가 천장부(400)로부터 분리된 상태)에서는, 암(301)의 선단부(301A)가 구멍부(421)의 하측에 접촉하여 걸린다.

한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 위치결정부재(34)의 스토퍼(36)와 렌즈지지유니트(4)의 천장부(400)가 접촉한 상태(도 3과 같이 스토퍼(36)가 천장부(400)에 접촉한 상태), 바꾸어 말하면 위치결정부재(34)로 렌즈지지유니트(4)를 지지한 상태에서는, 위치결정부재(34)의 상단면(34A)이 암(301)을 위쪽으로 누르고, 이에 따라 센서 암(300)이 회전하여, Z축 방향에 따른 암(302)은 소정의 위치(예를 들면, 도 6과 같이 수직방향에 따른 위치)가 된다.

그리고, 프레임(40)에는, 센서 암(300)의 하부(암(302))를 따르도록 브라켓(422)이 아래쪽을 향하여 돌출 설치되고, X축 주위에 요동하는 암(302)의 하단측과 대향 가능한 브라켓(422)의 소정의 위치에는, X축 주위에 요동하기 시작한 암(302)의 자유단측을 검출하는 가공종료 검출센서(검출수단)(320)가 배치된다. 이때, 자유단측이란, 센서 암(300) 중, 가공종료 검출센서(320)에서 검출되는 단부측으로, 여기서는 암(302)의 단부측이 된다.

이 가공종료 검출센서(320)는, 예를 들면, 포토인터럽터 등의 광 센서로 구성되며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 요동하기 시작한 암(302)이 소정의 위치(수직방향에 따른 위치로, 렌즈지지유니트(4)와 위치결정부재(34)가 접촉한 위치)가 되면, 가공종료 검출센서(320)의 포토인터럽터의 광을 차단하였을 때에 가공종료 검출센서의 출력이 ON이 되어, 가공이 종료한 것을 검출한다.

이렇게 해서, 승강유니트(3)는, 상승방향에서 렌즈지지유니트(4)를 지지하고, 렌즈지지유니트(4)가 렌즈(1)의 가공을 시작한 후에는, 승강유니트(3)의 Z축 방향위치에 대응하여 절삭깊이(가공량)가 결정되고, 소정의 절삭깊이에 달하면 가공종료 검출센서(320)가 ON으로 되어, 렌즈(1)의 회전각도마다 가공의 진행상황을 검출할 수 있고, 렌즈(1)의 전체 둘레에서 가공종료 검출센서의 출력이 ON이 되면, 렌즈(1)의 주연의 가공이 완료된 것을 판정할 수 있다.

따라서, 암(302)의 요동은, 렌즈지지유니트(4)의 수직방향위치와 위치결정부재(34)의 수직방향위치의 상대적인 차이(절삭깊이)가, 상기 레버비로 증폭되기 때문에, 설정한 절삭깊이가 된 것을 가공종료 검출센서(320)로 고정밀도로 검출할 수 있으며, 이렇게 해서, 승강유니트(3)는, 상승방향에서 렌즈지지유니트(4)를 지지하여 렌즈지지유니트(4)가 렌즈(1)의 가공을 시작한 후에는, 승강유니트(3)의 Z축 방향위치에 대응해서 절삭깊이(가공량)가 결정된다.

<5.렌즈지지유니트>

상기 승강유니트(3)에 의해서 Z축 방향으로 변위하는 렌즈지지유니트(4)는, 도 2, 도 7에 나타낸 바와 같이, 베이스(20)상에 세워져 설치된 2개의 지주(401, 402)에서 수직방향(Z축 방향)으로 변위가능하게 안내되고, 2분할된 렌즈지지축(41)과 렌즈지지축(41)을 회전시키는 렌즈구동모터(45)와, 렌즈지지축(41)에 의한 렌즈(1)에의 끼워 두는 압력(holding pressure)을 변경하는 렌즈 척(chuck) 모터(46)를 주체로 구성되어 있다.

우선, 도 4에 나타낸 바와 같이, 렌즈(1)를 끼워 둠과 동시에 회전시키는 렌즈지지축(41)이, 주 회전공구(50)의 바로 위에 위치하고, 렌즈 지지축(41)의 축선과 주축(51)의 축선을 연결하면 수직방향이 된다.

렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)에는, 도 2, 도 7에 나타낸 바와 같이, 장치의 정면측(도 2의 좌측밑)을 향하여 암(410, 411)이 돌출 설치되어 「ㄷ」자형이 되고, 이 암(410, 411)이 렌즈지지축(41)을 지지하고 있다.

여기서, 도 3, 도 8에서, 렌즈지지축(41)은, 중앙부에서 2분할되어 암 410으로 지지되는 축 41R과 암 411로 지지된 축 41L로 이루어지고, 도 8의 좌측의 암 411에 의해서 축 41L이 회전가능하게 지지되며, 도 8의 우측의 암 410에 의해서 축 41R이 회전가능하게 또한 축 방향(X축 방향)으로 변위가능하게 지지된다.

그리고, 축 41L, 41R은, 톱니 달린 벨트(47, 48, 49)를 통해 렌즈구동모터(45)에 의해서 회전구동된다. 이때, 톱니 달린 벨트(47, 48)는 축(430)을 통해 연결되어 축 41L, 41R의 회전각도는 동기한다.

이 때문에, 축 41L에는 톱니 달린 벨트 47과 이가 맞물리는 기어(432)가 고정 설치되고, 축 41R에는 톱니 달린 벨트 48과 이가 맞물리는 기어(431)가 설치된다. 여기서, 축 41R은 암(410)에 대하여 X축 방향으로 변위 가능하기 때문에, 기어(431)의 내주와의 사이에 설치한 키(433)에 의해 회전방향에서 결합하는 한편, X축 방향으로 상대 변위 가능해진다.

도 7에서, 축 41R의 단부측(도면에서 우측)에는, 렌즈 척 모터(46)에 구동되는 척 기구가 설치된다.

다음에, 렌즈(1)의 회전각도에 따라서 절삭깊이를 결정하기 때문에, 축 41L은 암 411을 관통하고, 이 암 411으로부터 돌출한 단부에 슬릿판(143)이 고정되어 있고, 이 슬릿판(143)의 회전위치를 암 411에 고정된 광 센서(렌즈위치센서, 각도검출수단)(145)가 검출함으로써, 렌즈지지축(41L)에 보유된 렌즈(1)의 위치(회전각도)가 검출된다.

이러한 구성의 렌즈지지유니트(4)에서는, 렌즈 홀더 받침대(141)에 렌즈(1)가 고정되면, 렌즈 척 모터(46)를 구동하여 렌즈 프레스 축(41R)이 도 9의 좌측으로 이동한다. 그리고, 렌즈(1)를 렌즈 프레스(142)에 의해서 가압함으로써, 렌즈(1)가 고정된다.

그리고, 렌즈(1)의 가공시 및 렌즈 주연의 마무리 위치 측정시에서는, 렌즈구동모터(45)를 구동하여 렌즈지지축(41L, R)이 회전하고, 그것에 의하여 렌즈(1)가 회전한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 주 회전공구(50)는 베이스 플레이트(15)상에 고정 설치되어 있어 변위하지 않지만, 렌즈지지유니트(4)에 지지된 렌즈(1)는, 승강유니트(3)의 Z축 방향변위에 의해서, 주 회전공구(50)의 수직방향에서 변위하고, 임의의 절삭깊이를 얻을 수 있다.

또한, 렌즈구동모터(45)의 회전각도에 의해서 렌즈(1)의 가공위치를 변경하고, 렌즈(1)의 둘레의 면에서 임의의 절삭깊이로 가공을 행할 수 있다.

그리고, 베이스(20)의 X축 방향변위에 의해, 렌즈(1)와 주 회전공구(50)와의 접촉위치를 변경하여, 가공을 하는 공구의 변경을 할 수 있다.

<6. 하중 제어유니트>

다음에, 렌즈지지유니트(4)에 지지된 렌즈(1)를, 주 회전공구(50)에 가압하는 압력을 제어하는 하중제어(하중조정)유니트(8)에 대해서 설명한다.

하중 제어유니트(8)는, 도 4, 도 8에 나타낸 바와 같이, 베이스유니트(2)상에 세워져 설치된 지주(401∼404)의 상단에 설치한 상부베이스(200)상에 고정 설치되고, 렌즈지지유니트(4)와 동시에 X축 방향으로 변위한다.

도 4, 도 8에서, 하중 제어유니트(8)는, 하중제어 모터(81)(actuator)에 구동되는 풀리(82, 82)와, 풀리(82)에 휘감겨진 와이어(83)와, 와이어(83)와 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)에 연결된 스프링(84)(탄성부재)을 주체로 구성된다. 하중제어 모터(81)와 풀리(82, 82)는, 웜 기어(87)를 통해 연결되어 있다.

이때, 여기서는, 한 쌍의 풀리(82)(두루마리 부재), 와이어(83)(수직 하강부재), 스프링(84)으로 렌즈지지유니트(4)를 수직 하강하는 경우를 나타내었지만, 이들 와이어(83)나 스프링(84)의 수는 임의로 설정할 수 있다.

렌즈(1)를 주 회전공구(50)로 가압하는 힘(하중, 연삭압력)은, 렌즈지지유니트(4) 자체 무게이지만, 가공하는 렌즈(1)의 재질(유리계, 수지계)이나 코바두께의 대소에 따라서 하중(면압)을 변경할 필요가 있기 때문에, 스프링(84)의 장력에 의해서 렌즈지지유니트(4) 자체의 무게의 일부를 지지하며, 렌즈(1)에 가하는 렌즈지지유니트(4)의 하중을 조정한다.

여기서, 렌즈지지유니트(4)는 상하로 변위하면서 렌즈(1)를 가공하기 때문에, 렌즈지지유니트(4)의 위치에 관계없이 거의 일정한 하중을 부여할 필요가 있다.

이 때문에, 스프링(84)의 장력이 거의 일정하도록 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향변위에 따라서 하중제어모터(81)로 와이어(83)의 풀림(unwinding)량을 조정한다.

와이어(83)의 풀림량은, 도 8에서, 풀리(82)의 동축상에 설치한 슬릿판(85)과, 슬릿의 통과를 검출하는 광 센서(86)에 의해 검출한 풀리(82)의 회전각도 및 회전수에 따라서 제어된다.

이때, 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향의 위치는, Z축모터(42)의 구동량(서보 모터의 경우는 인코더 등의 출력, 스텝 모터의 스텝 수 등)이나, 직접 렌즈지지유니트(4) 또는 렌즈지지축(41) 등의 Z축 위치를 측정한 값을 사용하면 좋다.

와이어(83)의 풀림량(또는 하중제어모터(81)의 구동량)과, 렌즈(1)에 가하는 하중의 관계는, 와이어(83)의 풀림량이 많아지면 스프링(84)의 장력이 저하하여 하중이 증대하고, 반대로 와이어(83)의 풀림량이 적어지면 스프링(84)의 장력이 증대하여 하중이 저하한다.

또한, 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향의 위치와 와이어(83)의 풀림량의 관계는, 도 9에 나타낸 것 같은 선형의 테이블 또는 맵으로부터, 렌즈지지유니트(4)가 상승함에 따라서 풀림량을 감소시키는 한편, 렌즈지지유니트(4)가 가공함에 따라서 와이어(83)의 풀림량을 증대하면 좋다.

그리고, 상술한 바와 같이, 렌즈(1)의 재질이나 코바두께에 따라서 요구되는 하중은 변화하기 때문에, 후술하는 것 같이, 입력된 재질이나 측정한 코바두께에 따라서, 도 9에 나타낸 복수의 특성으로부터 선택하거나 또는 연산에 의해 풀림량과 렌즈지지유니트(4)의 위치 관계(비례관계)를 산출한다.

또한, 코바두께는, 가공위치에 따라서 변화하기 때문에, 렌즈지지축(41)의 회전각도(렌즈의 가공위치)에 따라서 선택하는 특성을 변경하여도 된다.

여기서, 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향위치는, 상기 승강유니트(3)에 의해서 결정되지만, 도 13에 도시한 바와 같이, 렌즈지지축(41)으로 지지한 렌즈(1)를 회전시키면서 가공을 하기 때문에, 이 Z축 방향의 위치는 끊임없이 변화되며, 또한, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 가공시작시와 가공종료시에 렌즈지지유니트(4)의 위치는 절삭깊이분 만큼 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향 위치가 변화된다.

이 렌즈(1)의 회전각도나 절삭깊이의 변화에 따라서 와이어(83)의 풀림량을 제어하고자 하면, 실제 가공위치의 검출 등으로 제어나 기구가 복잡하게 되어 버린다.

그래서, 와이어(83)와 렌즈지지유니트(4)의 프레임(40)과의 사이에는 스프링(84)을 장착함으로써, 렌즈지지유니트(4)의 위치에 대하여 와이어(83)의 풀림량이 추종할 수 없는 경우라도, 스프링(84)의 신축에 의해 설정값에 가까운 하중을 유지할 수 있어, 제어에 필요한 연산부하 등을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다.

<7.냉각유니트>

다음에, 렌즈를 가공할 때에 냉각액을 공급하는 냉각유니트에 대해서 설명한다. 냉각유니트는, 피가공렌즈(1) 및 공구의 냉각을 행함과 동시에, 잘린 가루를 제거하는 것이다. 이때, 본 실시예에서는 물을 주로 한 냉각액을 사용하고 있다.

냉각유니트는, 도 10 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 주 회전공구(50), 렌즈지지축(41)에 지지된 렌즈(1), 스타일러스(60, 61), 마무리 유니트(7)의 회전공구(70, 71)를 둘러싸는 상자형의 방수케이스(101)와, 렌즈지지축(41)에 끼워진 렌즈(1)의 근방에 냉각액을 분사하는 노즐(102), 방수케이스(101)의 하부에 설치한 탱크(103), 탱크(103)의 냉각액을 노즐(102)로 압송하는 펌프(104)를 주체로 구성된다.

방수케이스(101)에는 개폐 가능한 도어(14)(도 1참조)가 배치되고, 이 도어(14)를 개폐시켜 렌즈(1)를 탈착하는 한편, 도어(14)를 닫는 것으로, 방수케이스(101)내를 밀봉하여, 방수케이스(101)내에 분사된 냉각액이 주축(51)의 베어링부나 각 모터, 또는 전원, 전자회로에 비산하는 것을 방지한다.

가공중인 렌즈(1)나 회전공구를 냉각한 냉각액은 탱크(103)로 되돌아가, 다시 펌프(104)에 흡인되어 순환한다. 이때, 렌즈(1) 등을 냉각한 냉각액에는, 렌즈(1)가 잘린 가루도 포함되기 때문에, 탱크(103)에는 개폐 가능한 드레인(drain)이 설치되어, 잘린 가루의 제거나 냉각액을 교환할 수 있다.

<8.제어유니트>

렌즈가공장치(10)는, 상기와 같은 각종 기구(유니트)로 구성됨과 동시에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 각 유니트를 제어하는 제어부(9)를 구비하고 있다.

도 11에서, 제어부(9)는, 마이크로프로세서(CPU)(90)와 기억수단(메모리나 하드디스크 등)(91), 각 모터나 센서 등에 접속되는 I/O 제어부(인터페이스)(92)를 주체로 구성되고, 외부의 프레임 형상 측정장치(900)로부터 보내 온 렌즈프레임 형상데이터를 판독하여 조작부(13)로 설정된 렌즈(1)의 특성(재질, 경도 등)에 따라서 소정의 가공을 행하도록, 각 센서의 데이터를 판독함과 동시에 각 모터를 구동한다. 이때, 프레임형상 측정장치(900)로는, 예를 들면, 일본국특개평6-47656호 공보 등에 개시된 것과 마찬가지이다.

제어부(9)에는 베이스유니트(2)의 X축모터(25)와 승강유니트(3)의 Z축모터(33)를 구동하여 렌즈지지유니트(4)의 X축 및 Z축 방향의 위치결정을 행하는 서보 모터제어부(93)를 구비한다.

또한, 주 회전공구(50)를 구동하는 모터(55), 회전공구(70, 71)를 구동하는 마무리 가공 모터(72), 냉각유니트의 펌프(104)에는 각각 구동부(901∼903)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속되어, 마이크로프로세서(90)로부터의 지령에 따라서 회전상태 또는 회전속도를 제어한다. 이때, 주축의 모터(55)의 구동부(901)로서는, 예를 들면, 인버터 등으로 구성되어 임의의 회전속도로 주 회전공구(50)를 구동한다.

또한, 렌즈지지축(41)의 축 41R을 신축 구동하여 렌즈(1)에 가하는 보압(holding pressure)을 제어하는 렌즈 척 모터(46)는, 구동전류에 의해서 보압을 제어하는 구동부(911)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속된다.

렌즈구동모터(45)는, 렌즈지지축(41)(렌즈(1))의 회전각도를 제어하는 구동부(912)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속되고, 마이크로프로세서(90)는, 프레임형상 측정장치(900)로부터의 렌즈프레임 형상데이터에 따라서, 렌즈(1)의 가공위치를 지령함과 동시에, 렌즈(1)의 회전각도를 렌즈위치 검출센서(145)로 검출하고, 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 회전각도에 따라서 절삭깊이가 되도록 Z축모터(33)를 구동한다.

그리고, 소정의 절삭깊이가 되면 후술하는 가공종료 검출센서(320)가 ON이 되어, 마이크로프로세서(90)에 대하여 실제의 가공위치를 피드백한다.

또한, 마무리 유니트(7)를 Y축 방향으로 구동하는 마무리 유니트 구동모터(73)와 측정유니트(6)의 스타일러스(60, 61)를 구동하는 스타일러스 구동모터(62), 하중 제어유니트(9)의 하중제어모터(81)는, 각각 위치결정 제어를 행하는 구동부(913, 914, 915)를 통해 I/O 제어부(92)에 접속된다.

측정유니트(6)의 스타일러스(60, 61)에 연결된 리니어스케일(600, 601)의 출력은, 카운터(920)에 입력되고, 마이크로프로세서(90)가 카운터(920)의 값을 판독하여, 렌즈(1)의 주연의 위치(마무리 위치)를 측정한다.

하중 제어유니트(8)의 광 센서(와이어위치센서)(86)는, 풀리(82)의 회전각도를 검출하고, 마이크로프로세서(90)는, 렌즈지지유니트(4)의 Z축 방향위치에 따라 설정된 하중을 유지하도록 하중제어모터(81)를 구동한다.

이때, 렌즈가공장치(10)의 커버 정면에 설치한 조작부(13)가 I/O 제어부(92)에 접속되어, 오퍼레이터로부터의 지령(렌즈(1)의 재질이나 경사가공, 홈 각인 가공의 유무 등)을 마이크로프로세서(90)측에 전달하는 한편, 마이크로프로세서(90)측에서는 지령에 대한 응답이나 가공의 내용에 관한 정보를, 구동부(921)를 통해 표시부(12)에 출력한다.

여기서, 조작부(13)의 일례와 가공 내용에 대해서 설명한다.

도 12는, 조작부(13)와 제어부(9)의 기능블록도로, 조작부(13)는, 수동으로 가공조건을 설정하기 위한 매뉴얼 설정수단(13A)과, 미리 설정한 가공조건을 렌즈의 재질마다 분류한 프리세트 설정수단(13B)을 구비한다.

매뉴얼 설정수단(13A)에는, 거친 연삭가공, 마무리 가공(평연삭 또는 경사연삭), 경면 마무리 가공(평연삭 또는 경사연삭) 등의 가공공정을 선택하는 가공모드 설정부(130), 주축(51)의 회전속도를 설정 또는 선택하는 주축 회전수 설정부(131), 렌즈지지축(41)의 회전속도를 설정 또는 선택하는 렌즈 회전속도 설정부(132), 렌즈지지유니트(4)가 렌즈(1)에 가하는 하중(kgf)을 설정 또는 선택하는 하중설정부(133) 및 냉각수의 사용조건을 설정 또는 선택하는 급수조건 설정부(134)로 구성된다.

가공모드 설정부(130)는, 예를 들면, 10개의 키 또는 터치스위치 등에 의해, 거친 연삭가공, 마무리 가공(평연삭 또는 경사), 경면 마무리 가공(평연삭 또는 경사), 모따기 가공이나 홈 각인 가공 중 어느 하나를 선택하는 것으로, 가공모드 설정부(130)로 설정된 값은, 제어부(9)의 공구선택부(940)에 입력되어, 렌즈(1)의 위치가 설정된 가공모드에 대응하는 공구위치가 되도록, 렌즈지지유니트(4)의 X축 위치가 설정된다.

주축 회전수 설정부(131)는, 예를 들면, 10개의 키에 의한 임의의 속도(rpm)의 입력이나, 미리 설정한 복수의 속도(고, 중, 저 등)로부터 터치스위치 등에 의해 어느 하나를 선택하는 것이다. 이 주축 회전수 설정부(131)로 설정된 값은, 제어부(9)의 주축 속도 설정부(941)에 입력되어, 모터(55)가 설정값이 되도록 제어파라미터가 설정된다.

렌즈 회전수 설정부(132)는, 예를 들면, 10개의 키에 의한 임의의 속도(rpm)의 입력이나, 미리 설정한 복수의 속도로부터 터치스위치 등에 의해 어느 하나를 선택하는 것으로, 렌즈 회전수 설정부(132)로 설정된 값은, 제어부(9)의 렌즈속도 설정부(942)에 입력되어, 렌즈구동모터(45)가 설정값이 되도록 제어파라미터가 설정된다.

이때, 렌즈축 회전속도 설정부(132)에서는, 렌즈지지축(41)의 회전방향의 정부를 설정 가능하고, 예를 들면, 회전속도가 정(+)일 때에는 렌즈지지축(41)을 주축(51)과 동일회전방향으로 하여서 업 커트에 의한 절삭을 행하고, 회전속도가 부일 때에는 렌즈지지축(41)을 주축(51)과 다른 회전방향으로서 다운커트에 의한 절삭을 행한다. 이때, 업 커트란, 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지축(41)을 시계방향으로 주축(51)을 시계방향으로 회전시키고, 절삭위치에서는 렌즈(1)와 주축회전공구(50)가 대향하는 방향으로 변위하는 것이고, 다운커트는 이 반대로, 절삭위치에서 렌즈(1)와 주축 회전공구(50)가 동일방향으로 변위하는 것이다.

하중설정부(133)는, 예를 들면, 10개의 키에 의한 임의의 하중(kgf)의 입력이나 미리 설정한 복수의 하중(고, 중, 저 등)으로부터 터치스위치 등에 의해 어느 하나를 선택하는 것으로, 하중설정부(133)로 설정된 값은, 제어부(9)의 특성 결정부(943)에 입력되어, 도 9에 도시한 바와 같이, 설정된 하중이 되도록 하중제어모터(81)의 구동패턴이 설정된다.

급수조건 설정부(134)는, 미리 설정한 복수의 급수패턴 중에서 터치스위치 등에 의해 선택하는 것으로, 예를 들면, 상시 급수없음(건식가공), 상시 급수(습식가공), 중간에 급수 등의 패턴으로부터 선택하여, 급수조건 설정부(134)로 설정된 값은, 제어부(9)의 패턴 결정부(944)에 입력되어, 설정된 급수패턴이 되도록 펌프(104)의 구동패턴이 설정된다.

한편, 프리세트 설정수단(13B)은, 렌즈(1)의 재질 등에 따라서 미리 가공패턴을 설정하는 것으로, 예를 들면, 유리용 선택스위치(135), CR-39 등의 일반적인 수지렌즈용 선택스위치(136)(도면에서 플라스틱1), 폴리카보네이트 등의 경질의 수지렌즈용 선택스위치(137)(도면에서 플라스틱2), 상기 과제에서 서술한 것처럼 연삭 찌꺼기가 융착하여 대팻밥형으로 되는 수지렌즈용 선택스위치(138)(도면에서 플라스틱3) 등이 배치되고, 이들 선택스위치(135∼138)중 어느 하나를 선택하면, 제어부(9)의 테이블(945)에, 각각 가공모드마다 주축 회전속도, 렌즈축 회전속도, 하중, 급수패턴이 설정되어 있다.

또한, 프리세트 설정수단(13B)에서, 렌즈의 재질에 따른 선택스위치(135∼138)를 누른 후, 매뉴얼 설정수단(13A)을 선택함으로써, 가공모드마다 미세 조정을 할 수도 있다.

이때, 상기 매뉴얼 설정수단(13A) 또는 프리세트 설정수단(13B)에서 결정한 가공의 실행은, 도시하지 않은 실행스위치 등을 누름으로써 시작된다.

이때, 도시하지는 않았지만, 렌즈(1)의 끼워두는 압력을 임의로 변경할 수 있도록, 렌즈 척 모터(46)의 구동력을 설정하는 척압 설정부와, 이 설정된 값에 따라서 제어파라미터를 설정하는 척압 제어부를 구비하여도 된다.

<9.가공의 개요>

이상과 같은 제어부에 의한 렌즈가공장치(10)의 가공순서에 대해서 도 14를 참조하면서 설명한다.

도 14는 렌즈(1)를 렌즈지지축(41)에 세트한 후 제어부(9)에서 행해지는 처리의 순서를 나타낸 것으로, 프레임형상 측정장치(900)로부터 렌즈프레임 형상데이터를 판독하여, 절삭위치의 연산을 행함과 동시에, 조작부(13)로 설정된 가공조건을 판독하고 나서, 스텝 S1에서는, 렌즈 척 모터(46)를 구동하여 렌즈지지축(41)의 축 41R을 끼워 둔 위치로 변위시키고, 재질 등에 따른 보압으로 끼워 둔다. 그리고, 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 렌즈지지유니트(4)를 상승시켜 소정의 측정위치로 위치결정한다.

다음에, 스텝 S2에서는 스타일러스 구동모터(62)를 구동하여, 스타일러스(60, 61)를 각각 렌즈(1)의 볼록면(1a) 및 오목면(1b)에 접촉시키고 렌즈구동모터(45)를 구동하여 렌즈(1)를 회전시킴과 동시에, 렌즈프레임 형상데이터(렌즈(1)의 주연데이터)로부터 렌즈(1)의 회전각도에 따른 위치(렌즈주연의 마무리 위치)로 렌즈지지유니트(4)를 승강구동하여, 렌즈(1)의 마무리 위치 및 코바두께를 측정하여 제어부의 기억수단(91)에 저장한다.

측정이 끝나면, 스텝 S3에서 거친 연삭가공을 한다. 베이스유니트(2) 및 승강유니트(3)를 구동하여 렌즈(1)를 주 회전공구(50)의 소정위치(예를 들면, 도 2의 거친 연삭기(50a)의 바로 위)로 이동함과 동시에, 모터(55)를 소정의 회전속도 구동하여 렌즈(1)를 렌즈프레임형상에 접근시키는 거친 연삭가공을 한다. 이 가공중에는, 설정된 값에 의해 하중과 렌즈축 회전속도 및 급수패턴을 제어한다.

거친 연삭가공이 종료하면, 경사의 유무에 따라서 평연삭 마무리 또는 경사마무리 가공을, 설정된 값에 따라서 주 회전공구(50)에 의해 행한다(스텝 S4, S8).

그리고, 마무리 가공 후에는, 경면 연마가공을, 설정된 값에 따라서 주 회전공구(50)에 의해 행한다(스텝 S5, S9).

이후, 평연삭 가공에서는, 렌즈 둘레의 면에 홈 각인 가공을 회전공구(71)로 행한다(스텝 S6). 그리고, 최후에, 렌즈주연의 모따기 가공을 회전공구(70)에 의해서 행하여(스텝 S7), 일련의 가공을 종료한다.

<10.가공조건의 설정>

다음에, 상기 조작부(13) 및 제어부(9)에 의한 가공조건의 설정에 대해서 설명한다.

도 15는, 상기 도 12의 테이블(945)의 설정의 일례를 나타내고, (a)는 거친 연삭가공의 테이블을, (b)는 마무리 가공의 테이블을 나타낸다.

기지의 재질인 유리, CR-39(플라스틱1), 폴리카보네이트(플라스틱2)에서는, 절삭속도를 1000m/min, 렌즈축 회전속도를 5∼6rpm, 절삭방향을 다운커트, 하중을 3.5∼4kgf로 하고 거친 연삭가공에서 급수가 없는 건식가공을 하는 한편, 마무리 가공에서는 상시 급수를 하는 습식가공을 행하도록, 미리 설정해 둔다(이때, 범위가 있는 것은, 그 중앙값 등을 설정값으로 한다).

그런데, 상기 과제에서도 서술한 것처럼, 신규 렌즈의 재질, 예를 들면, 열경화성 수지로 이루어진 절삭저항이 높은 일부의 렌즈에서는, 거친 연삭가공에서 건식가공 또는 습식가공 중 어느 것이나, 종래의 설정값, 즉, 도 15a의 유리∼플라스틱2의 설정으로는, 거친 연삭가공 후의 렌즈주연에 대패형상의 절삭 찌꺼기(잘린 가루)가 융착하는 경우가 있고, 만족한 가공을 할 수 없었다.

특히, 상기 과제에서도 서술한 것처럼, 특표 2002-504935호, 특표 2000-511231호 공보 등에 개시된 것 같이, 지방족 디이소시아네이트;폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜 및 그 혼합물로부터 선택되는 OH 함유 중간체; 및 방향족 디아민 경화제로부터 제조된 폴리우레탄 등의 대충격성이 뛰어난 렌즈에서는, 상기 종래의 장치로 가공을 한 경우, 거친 연삭가공시는 렌즈주연에 잘린 가루가 융착하여 대팻밥형으로 부착되거나, 또는 끈형으로 부착되는 경우가 있어, 마무리가공이나 모따기 가공 또는 홈 각인 가공 등 후의 공정을 저해하는 경우가 있다.

이때, 렌즈주연으로부터 떨어진 가루가 장치내주에 부착(퇴적)하여 공구나 렌즈가 이동되는 경우도 있다.

이 종류의 렌즈의 일례로서는, 최초에 약 600∼약 1200의 중량평균분자량을 갖는 폴리에스테르글리콜 또는 폴리에테르글리콜을 각 OH당 2.5∼4.5NCO의 당량비, 바람직하게는 각 OH당 3∼3.5NCO의 당량비로 4, 4'-메틸렌비스(시크로헥실이소시아네이트)와 반응시켜 프레폴리머를 생성하고, 이어서 프레폴리머를 0.95∼1.02 NH₂/1.0 NCO, 바람직하게는 0.96∼1.0 NH₂/1.0 NCO의 당량비로 방향족 디아민 경화제와 반응시켜 얻어진 폴리우레탄으로 형성된 것이다. 이하, 이 조성의 렌즈를 난삭성 폴리우레탄 렌즈라고 한다.

상기 종래의 장치에서는 하중을 임의로 설정할 수 없고, 또한, 전환할 수 있는 장치에서도 하중이 통상(3.5∼4.0Kgf 전후)보다도 커지는 방향, 요컨대 4kgf 이상 등으로 가공시간을 단축하는 방향으로 전환 가능하고, 통상의 하중(3.5 kgf)이하로 전환하는 것은 할 수 없기 때문에, 난삭성 폴리우레탄 렌즈의 가공시에 대팻밥형의 발생을 방지할 수 있는 가공조건을 찾아낼 수 없었다.

그런데, 본원 출원인은 본 발명의 렌즈가공장치로 실험을 행한바, 난삭성 폴리우레탄 렌즈에서는, 다음 표에 나타낸 바와 같이, 하중을 통상의 값(3.5∼4.0Kgf 전후)보다 줄이면, 3kgf 미만으로 가루의 융착을 해소하고, 분체의 가루가 되어 양호한 마무리 면을 얻을 수 있는 것이 밝혀졌다. 하중을 내릴수록 가루의 융착은 없어지고, 가루도 보다 작아지지만, 하중이 저하한 만큼, 가공시간이 증대하기 때문에, 실험에 의하면, 하중이 통상의 값보다도 가벼운 2kgf가 가공성과 가공시간을 양립할 수 있는 최적값이 되는 것이 밝혀졌다.

[표 1]

(거친 연삭가공, 건식, 업 커트)

이때, 상기 표 1의 가공조건으로서는, 업 커트 또는 건식가공인 것이 요구되고, 다운커트 또는 습식가공에서는, 종래와 같이 가루의 융착이 발생하는 것도 밝혀졌다. 이때, 이때 회전공구(50)로서는 소결 다이아몬드 휠보다도 절삭성이 높은 전착 다이아몬드 휠쪽이 바람직하다.

그래서, 상기 하중 제어유니트(8)에 의해 렌즈 가공기의 하중을 임의로 변경가능하게 하고, 또한, 조작부(13)에서는, 폭넓은 재질에 대응 가능하게 하기 때문에, 주축 회전속도, 렌즈축 회전속도, 커트방향(렌즈축 회전방향), 하중, 급수패턴을 임의로 설정 가능하게 함으로써, 상기 난삭렌즈로도 확실한 가공을 가능하게 할 수 있다.

하중 제어유니트(8)의 제어테이블로서는, 상기 도 9에서, 특성 L1이 4kgf이고, 특성 L2이 3.5kgf, 특성 L3이 2kgf의 하중에 해당한다.

그리고, 이 종류의 난삭 렌즈에 대응하도록, 플라스틱3으로서 프리세트 설정수단의 스위치(138)에, 도 15a, 도 15b와 같은 값을 설정함으로써, 이후의 가공을 용이하게 한다.

여기서, 상기 난삭 렌즈의 거친 연삭가공에서는, 하중을 3kgf 미만, 업 커트, 건식가공의 요건에 덧붙여, 절삭속도를 통상의 1000m/min보다도 1분할이상 높은 값으로 하고, 또한, 렌즈축 회전속도도 통상의 속도보다도 2배정도 높임으로써, 가루의 융착을 보다 확실히 방지할 수 있다. 이때, 절삭속도는, 주축 회전속도와 렌즈축 회전속도의 상대속도에 따라 변하지만,, 여기서는, 렌즈축 회전속도가 주축 회전속도에 비하여 매우 작기 때문에 무시하고 있다. 정확한 절삭속도를 설정하는 경우에는, 렌즈축 회전속도 및 회전방향(커트방향)을 가미하면 좋다. 또한, 주 회전공구(50)의 외경φ이 일정한 경우에서는, 절삭속도 대신에 주축 회전속도를 테이블에 설정하여도 된다.

다음에, 이 난삭 렌즈의 마무리가공에서는, 도 15b의 플라스틱3으로 나타낸 바와 같이, 하중, 커트방향은 거친 연삭가공과 동일하지만, 절삭속도, 렌즈축 회전속도는 통상의 값(유리∼플라스틱2)과 동일한 값으로 변경하고, 또한, 급수조건을 마무리가공 중에 건식가공에서 습식가공으로 바꿈으로써, 가공시간의 단축과 동시에 양호한 마무리를 행할 수 있다.

특히, 건식가공으로 마무리를 시작한 후, 습식가공으로 바꾸는 시점으로서는, 마무리가공의 최종단계 또는 후기가 바람직하고, 예를 들면, 제거대(연삭대)가 직경으로 0.1mm∼0.2mm가 된 단계에서 건식에서 습식가공으로 전환하면 좋다. 이때, 이 난삭 렌즈의 마무리 가공에서는, 회전공구(50)로서 일반적인 마무리용 소결 다이아몬드 휠을 사용하면 되고, 회전공구(50)가 변하는 것으로, 절삭속도 및 렌즈축 회전속도도 변경하는 것이 바람직하다.

상기 가공조건을 프리세트 설정수단의 선택스위치(138)에 할당하고, 렌즈(1)의 거친 연삭가공과 마무리가공을 행한 경우의, 절삭속도(주축 회전속도)와 급수조건과 시간의 관계는, 도 16에 나타낸 바와 같이 된다.

우선, 거친 연삭가공은 도 16a과 같이, 절삭속도를 대(大)(예를 들면, 1256 m/min)로 건식가공을 하고, 거친 연삭가공이 종료하면, 도 16b과 같이 절삭속도를 감소하여 건식가공에 의해 마무리가공을 시작한다. 그리고, 마무리 가공의 최종단계가 되는 시간 t로부터 급수가 시작되어 렌즈(1)에 냉각액의 분사가 행하여져, 마무리가공의 후기에는 습식가공으로 바뀐다.

이와 같이, 하중 제어유니트(8)에 의해, 임의의 하중을 설정가능하게 하는 것으로, 기존의 유리, CR-39, 폴리카보네이트나 신규 재질에 대응할 수 있고, 더욱, 거친 연삭가공, 마무리가공 등의 공정마다 절삭방향(업 커트 또는 다운커트), 절삭속도나 급수조건을 변경할 수 있기 때문에, 상기 난삭 렌즈와 같이 가공조건이 공정마다 변화되는 재질이어도 확실히 가공을 행하는 것이 가능해지는 것이다.

이때, 상기 실시예에서는, 하중 제어유니트(8)에서 렌즈지지유니트(4) 자체의 무게를 스프링(84)의 장력에 따라서 조정하는 경우를 나타내었지만, 스프링(84)을 제거하고 와이어(83)를 탄성부재로 하여도 된다.

또한, 하중 제어유니트(8)는, 위쪽부터 렌즈지지유니트(4)를 수직 하강하도록 구성한 예를 나타내었지만, 아래쪽으로부터 위쪽을 향하여 힘을 가하도록 하여도 된다.

또한, 하중 제어유니트(8)는, 스프링(84)을 통해 렌즈지지유니트(4) 자체 무게의 일부를 지지하는 예를 나타내었지만, 와이어(83)로 직접 렌즈지지유니트(4)를 수직 하강하여, 모터(81)의 구동력 또는 구동량에 따라서 렌즈지지유니트(4)가 렌즈(1)에 부여하는 하중을 제어하여도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 렌즈(1)를 수직방향으로 변위시켜 가공을 행하는 소위 직동식 렌즈가공기의 경우를 나타내었지만, 상기 종래 예와 마찬가지로, 주축에 대하여 요동하는 암으로 렌즈를 지지하여 가공을 행하는 가공기에 본 발명을 적용하여도 된다.

따라서, 본 발명은, 임의의 하중을 설정 가능하게 하는 것으로, 기존의 유리, CR-39, 폴리카보네이트나 신규 재질에 대응할 수 있고, 또한, 거친 연삭가공, 마무리가공 등의 공정마다 절삭방향(업 커트 또는 다운커트)이나 급수조건을 변경할 수 있기 때문에, 가공조건이 공정마다 변화하는 재질이어도 확실히 가공을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 렌즈의 재질이 지방족 디이소시아네이트;폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜 및 그 혼합물로부터 선택되는 OH 함유 중간체; 및 방향족 디아민 경화제로부터 제조된 폴리우레탄재료의 경우에는, 하중을 3kgf 미만 2kgf 이상으로 설정하고, 상기 렌즈지지축과 주축의 회전방향이 동일하게 되는 업 커트로 가공을 하는 것으로, 잘린 가루의 융착(부착)을 막아 원활한 가공을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내고, 렌즈가공장치의 외관 사시도,

도 2는 내부기구의 주요부를 나타낸 사시도,

도 3은 측정유니트 및 마무리 가공유니트를 분리한 상태의 내부기구의 사시도,

도 4는 내부기구의 우측면도,

도 5는 승강유니트와 렌즈지지유니트의 수직방향에서의 단면도로, 가공시작의 상태를 나타낸 도면,

도 6은 승강유니트와 렌즈지지유니트의 단면도로, 가공종료의 상태를 나타낸 도면,

도 7은 승강유니트와 렌즈지지유니트의 수평방향의 단면도로, 렌즈지지축이 렌즈를 끼워둔 상태를 나타낸 도면,

도 8은 하중 제어유니트와 렌즈지지유니트의 관계를 나타낸 사시도,

도 9는 하중을 파라미터로 한 와이어의 풀림량과 렌즈지지유니트의 위치 관계를 나타낸 테이블,

도 10은 냉각유니트의 개략적인 정면도,

도 11은 제어부의 개념도,

도 12는 조작부와 제어부의 기능 블록도,

도 13은 렌즈와 주회전 공구의 확대도로, 가공중인 모양을 나타낸 도면,

도 14는 렌즈의 가공공정을 나타낸 공정도,

도 15는 렌즈의 재질에 따른 가공조건의 테이블의 일례를 나타내며, (a)는 거친 연삭가공의 테이블을, (b)는 마무리 가공의 테이블을 나타낸 도면,

도 16은 가공공정마다의 가공조건의 차이를 나타내며, 주축회전속도, 급수조건과 시간의 관계를 나타낸 그래프로, (a)는 거친 연삭공정을, (b)는 마무리공정을 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 렌즈 2 : 베이스유니트

3 : 승강유니트 4 : 렌즈지지유니트

8 : 하중 제어유니트 9 : 제어부

10 : 렌즈가공장치 12 : 표시부

13 : 조작부

Claims

안경용 렌즈의 주연을 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 가공하는 렌즈가공장치에 있어서,

렌즈를 지지하는 렌즈지지축과 이 렌즈지지축의 회전속도 및 회전방향을 변경하는 렌즈축구동수단을 갖고, 상기 렌즈의 프레임 형상데이터와 렌즈지지축의 회전각도에 따라서 렌즈를 수직방향으로 변위가능한 렌즈지지유니트와,

상기 렌즈지지축의 아래쪽에 평행하게 배치되고, 회전공구를 구비한 주축과 이 주축의 회전속도를 변경하는 주축구동수단을 갖는 주축유니트와,

상부베이스에 축지지된 풀리와 이 풀리에 감겨진 와이어 및 이 와이어와 상기 렌즈지지유니트와 연결된 탄성부재를 구비하고, 상기 렌즈지지유니트 상부에 배치되어 상기 렌즈지지축의 렌즈를 주축의 회전공구에 가압하는 하중을 제어하는 하중조정유니트와,

상기 렌즈지지축의 렌즈에 냉각액을 분사하는 노즐과 이 노즐에 냉각액을 압송하는 펌프로 구성된 냉각유니트와,

상기 렌즈의 가공조건마다 상기 하중조정유니트, 렌즈축구동수단 및 냉각유니트의 제어조건을 각각 설정하는 가공조건설정수단과,

상기 가공조건설정수단으로 설정된 제어조건에 따라서 상기 하중조정유니트, 렌즈축구동수단 및 냉각유니트를 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가공조건설정수단은, 렌즈의 재질마다 미리 설정한 가공조건을 상기 제어조건으로 각각 설정한 된 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어수단은, 가공중에 냉각유니트에 의한 냉각액의 분사 또는 정지를 바꾸는 냉각조건전환수단을 구비하고,

상기 가공조건설정수단은, 가공조건마다 냉각액의 분사 또는 정지를 설정한 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어수단은, 가공중에 냉각유니트에 의한 냉각액의 분사 또는 정지를 바꾸는 냉각조건전환수단을 구비하고,

상기 가공조건설정수단은, 가공공정마다 냉각액의 분사 또는 정지를 설정한 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가공조건설정수단은, 렌즈의 가공조건마다 주축의 회전속도를 설정하며,

상기 제어수단은 상기 설정값에 따라서 주축구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
제 2 항에 있어서,

상기 가공조건설정수단은, 렌즈의 가공조건마다 주축의 회전속도를 설정하며,

상기 제어수단은 상기 설정값에 따라서 주축구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공장치.
렌즈지지축에 지지된 렌즈를 회전공구를 구비한 주축에 대하여 상대적으로 변위시키고, 안경용 렌즈의 주연을 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 복수의 가공공정에 의해 가공하는 렌즈가공방법에 있어서,

미리 설정한 하중으로 상기 렌즈를 회전공구로 가압하여 거친 연삭을 하는 거친 연삭공정과,

미리 설정한 하중으로 상기 렌즈를 회전공구로 가압하고, 냉각액의 분사를 정지하여 가공을 하는 한편, 가공 도중에는 냉각액을 분사하여 마무리 가공을 하는 마무리공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공방법.
제 7 항에 있어서,

상기 하중을 렌즈의 재질에 따라서 변경하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공방법.
제 8 항에 있어서,

상기 렌즈는, 폴리우레탄계의 수지로 형성되고, 상기 하중을 3kgf 미만 2kgf 이상으로 설정하며, 상기 렌즈지지축과 주축의 회전방향을 동일하게 설정한 것을 특징으로 하는 렌즈가공방법.
렌즈지지축에 지지된 수지제의 렌즈를 회전공구를 구비한 주축에 대하여 상대적으로 변위시키고, 안경용 렌즈의 주연을 렌즈프레임 형상데이터에 따라서 가공하는 렌즈가공방법에 있어서,

상기 수지제의 렌즈를, 지방족 디이소시아네이트;폴리에스테르글리콜, 폴리에테르글리콜 및 그 혼합물로부터 선택되는 OH 함유 중간체; 및 제1 방향족 디아민 경화제로부터 제조된 폴리우레탄재료로 형성하는 공정과,

미리 설정한 하중으로 상기 렌즈를 회전공구로 가압함과 동시에, 냉각액의 분사를 정지하고, 상기 렌즈지지축과 주축의 회전방향을 동일하게 설정하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 렌즈가공방법.
제 10 항에 있어서,

상기 하중을 3kgf 미만 2kgf 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 렌즈가공방법.