KR100756899B1

KR100756899B1 - 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법

Info

Publication number: KR100756899B1
Application number: KR1020060039497A
Authority: KR
Inventors: 요이치 가스가
Original assignee: 카부시키가이샤하루치카세이미쯔
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-09-07
Also published as: TWI291908B; CN101041230A; JP2007253280A; TW200736000A; CN100515675C

Abstract

본 발명은, 정밀 연삭을 단일 공정으로 할 수 있도록 거친 연삭을 하고, 구면 렌즈의 연삭가공의 시간 단축화, 공정관리의 합리화를 달성하기 위한 것으로서, 렌즈 구면을 형성하는 거친 연삭을 다음의 조건(1)～(3)으로 실시한다.

(1)구심 회전형 연삭반을 사용하여 상기 렌즈 소재의 거친 연삭을 한다.

(2)거친 연삭 공구반으로서, #300～#600(평균 입도 60μm～30μm), 집중도 50 이상의 다이아몬드 공구를 사용한다.

(3)당해 거친 연삭 공구반의 회전수를 2500rpm～3500rpm으로 한다.

이에 따라 다음의 정밀 연삭공정에서의 연삭량(硏削量)이 약20μｍ 이하로 되도록 거친 연삭가공의 표면 조도, 구면 정밀도를 개선할 수 있고, 정밀 연삭이 단일 연삭공정으로 끝나므로 연삭 가공시간의 단축, 공정관리의 합리화를 달성할 수 있다.

Description

광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법{GRINDING PROCESSING METHOD FOR OPTICAL SPHERICAL LENS}

도1은, 본 발명에 의한 구면 글래스 렌즈의 연삭가공 공정을 나타내는 공정도이다.

도2는, 거친 연삭에 사용하는 데에도 적당한 구심 회전형 연삭반을 나타내는 개략적인 구성도이다.

도3은, 도2의 연삭반에 의한 연삭 동작을 나타내는 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 구심회전형 연삭반, 3 렌즈 홀더

4 공구반 4a　구면 연삭면,

4A　공구반의 회전 중심선, 5 렌즈 스핀들,

5A　렌즈 회전 중심선, 20 워크 숭강기구,

21 수평 암, 31구심 회전체,

33지지판, 33a　환상 내주면,

33b　압축공기 분출구멍 혹은 홈, 35 회전폭 조정 유닛,

36A　회전 중심선, 37 회전각 조정 유닛,

W　렌즈 소재, O　구심

본 발명은, 디지털 카메라 등에 사용되는 광학 구면 렌즈를 연삭 가공하는 렌즈 연삭 가공방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 정밀 연삭공정을 단일의 연삭공정으로 함으로써 가공시간을 단축할 수 있고, 공정관리를 간단하게 할 수 있도록 하는 연삭 가공방법에 관한 것이다.

광학 구면 렌즈의 연삭방법으로서는, 컵형 숫돌에 의한 구면 형성방법이 널리 알려져 있다. 예를 들면 거친 연삭공정, 정밀 연삭공정 및 연마공정의 3공정을 거쳐서 렌즈 구면을 가공하고 있다. 비특허문헌1에 기재되어 있는 바와 같이, 각 공정의 필요 가공량(加工量; 연삭량, 절삭량, 연마량)는, 거친 연삭에서는 0.5～2mm, 정밀 연삭에서는 30～50μm, 연마에서는 10～20μm로 되어 있다. 또한 표면 조도(表面粗度)Rmax는, 거친 연삭에서는 6～10μm, 정밀 연삭에서는 0.5～4μm, 연마에서는 0.01～0.02μm로 되어 있다. 표1에는 각 공정의 가공량, 숫돌 조도(粗度) 및 표면 조도의 일반적인 범위를 나타내고 있다.

[표1]

여기에서 필요 가공량의 산출 기준은 이전 공정의 최대 표면 조도의 4배에 R값 오차를 더한 값으로 되어 있어, 이전 공정의 표면 조도로 당해 공정의 필요 가공량을 결정할 수 있다. 또한 각 공정에 있어서의 가공시간의 배분에 따라 최적의 다이아몬드 공구의 입경(粒徑)이 선택된다. 특히, 최초의 연삭공정인 거친 연삭공정에서의 표면 조도가 기준이 되어, 그 후의 공정의 가공시간 배분, 다이아몬드 공구의 입경을 결정할 수 있다. 이에 의거하면, 정밀 연삭공정의 연삭량은 안전을 고려하여 50μm로 하는 것이 바람직하고, 또한 표면 조도는 0.5μm로 하는 것이 바람직하다.

표면 조도를 작게 하기 위해서는 다이아몬드 공구의 입경을 작게 할 필요가 있지만, 입경을 작게 하면 가공시간이 당연히 길어져버린다. 거기에서, 종래에 있어서는, 정밀 연삭공정에 있어서의 표면 조도, 연삭량 및 가공시간을 고려하여 정밀 연삭공정을 2공정으로 하고 있다. 제1공정에서는 다이아몬드 공구로서 메탈 본드(metal-bond) 숫돌을 사용하여 40μm를 연삭하고, 제2공정에서는 다이아몬드 공구로서 보다 작은 입경의 수지 본드(resin- bond) 숫돌을 사용하여 나머지의 10μm를 연삭하고, 이에 따라 연삭량이 50μm이고 표면 조도가 0.5μm인 정밀 연삭을 실현시키고 있다.

구면 렌즈의 연삭가공에 있어서, 정밀 연삭공정에 있어서의 표면 조도를 희생시키면 단일 공정으로 정밀 연삭을 할 수 있고, 가공시간도 짧게 할 수 있다. 그러나 상기한 바와 같이 이전 공정에서의 표면 조도가 기준이 되어서 다음의 공정의 가공량이 결정되므로, 이 경우에는 다음의 공정인 연마공정에서의 연마량이 많아지고, 연마 가공시간이 대폭적으로 길어져버린다. 따라서 전체로서의 가공시간의 단축화를 달성할 수 없다.

또한 특허문헌1에는, 거친 연삭공정과 정밀 연삭공정을 단일의 공정으로 함으로써 구면 렌즈의 연삭 가공시간을 단축하고, 가공장치도 거친 연삭 및 정밀 연삭용의 것과 연마용의 2종류 만으로 끝나도록 한 가공방법이 개시되어 있다. 여기에서 개시된 방법에서는, 거친 연삭공정과 정밀 연삭공정을 단일공정으로 하기 위하여, 숫돌의 회전수를 5000～10000rpm으로 올리도록 하고 있다.

당해 특허문헌1에 개시된 방법을 채용하는 경우에는, 거친 연삭 및 정밀 연삭을 단일의 가공장치로 할 수 있기 때문에 가공시간을 단축할 수 있고, 공정관리도 간단해진다. 그러나 숫돌의 회전수를, 일반적인 구면 렌즈 가공에 있어서 채용되어 있는 2000～3000rpm의 배 이상의 회전수로 할 필요가 있다. 또한 당해 특허문헌1에 개시되어 있는 바와 같이, 얻어지는 표면 조도는 2μｍ 정도이며, 0.5μｍ 정도의 표면 조도를 얻는 것이 불가 능하여 다음 공정인 연마공정에서의 연마량을 크게 할 필요가 있다.

[비특허문헌1] 광학소자 가공기술 '91, 사단법인일본오프토메카트리닉스협회, 1991년9월5일 발행, 1-2 광학소자의 가공공정, 1-4 연삭ㆍ연마

[특허문헌1] 실용신안등록제2600063호 공보

구면 렌즈의 연삭가공을, 거친 연삭, 정밀 연삭 및 연마의 3공정으로 하는 것을 전제로 하였을 경우에, 당해 연삭가공의 시간 단축화 및 공정관리의 합리화를 도모하기 위해서는, 거친 연삭에 있어서의 표면 조도를 작게 하여 정밀 연삭을 단일공정으로 할 수 있도록 정밀 연삭의 연삭량을 적게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 과제는, 이러한 점을 감안하여 정밀 연삭을 단일공정으로 할 수 있도록 거친 연삭을 하고, 이에 따라 구면 렌즈의 연삭가공의 시간 단축화 및 공정관리의 합리화를 달성할 수 있게 하는 구면 렌즈의 연삭 가공방법을 제안하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 가공대상(加工對象)인 렌즈 소재(lens 素材)를 거친 연삭 공구반을 사용하여 연마하여 렌즈 구면(lens 球面)을 거칠게 형성하는 거친 연삭공정과, 형성된 렌즈 구면을 상 기 거친 연삭 공구반보다 정밀한 다이아몬드 공구를 사용하여 정밀 연마하는 정밀 연삭공정과, 정밀 연삭 후의 렌즈 구면을 연마하는 연마공정을 포함하는 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법에 있어서, 상기 거친 연삭공정을 다음의 조건(1)～(3)에 의하여 실시하는 것을 특징으로 한다.

(1)구심 회전형 연삭반을 사용하여 상기 렌즈 소재의 거친 연삭을 하고,

당해 구심 회전 연삭반으로서 연삭면이 구면이 되어 있는 상기 거친 연삭 공구반을, 상기 구면의 구심을 지나는 회전 중심선을 중심으로 하여 회전시킴과 아울러 당해 회전 중심선이 상기 구심을 정점으로 하는 원추면을 그리도록 구심 회전시키고, 상기 렌즈 소재를, 상기 거친 연삭 공구반과 동일 방향으로 동일 속도로 회전시켜 회전 및 구심 회전하고 있는 상기 거친 연삭 공구반의 연삭면에 대하여 상기 거친 연삭 공구반의 구심을 지나는 방향으로 가압하고, 이 상태에서 당해 렌즈 소재를 동일 방향으로 이송하면서 당해 렌즈 소재에 구면 연삭가공을 실시하고, 상기 거친 연삭 공구반을 구심 회전체에 의하여 회전 가능한 상태로 지지하고, 이 구심 회전체의 외주면을 구면으로 하고 이 외주면을 상기 거친 연삭 공구반의 연삭면의 구심을 중심으로 하는 구면 형상의 지지면에 올려놓고, 이들 외주면과 지지면의 사이에 압축공기를 공급하여 상기 구심 회전체를 부상시켜 부상상태를 유지하면서 상기 구심 회전체를 구심 회전시키는 구성의 것을 사용한다.

(2)상기 거친 연삭 공구반으로서 #300～#600(평균 입도 60μm～30μm), 집중도 50 이상의 다이아몬드 공구를 사용한다.

본 발명의 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법에 의하면, 거친 연삭공정에 있어서의 구면 정밀도(Δh)를, 연마공정의 구면 정밀도에 대하여 -0.003mm 이내가 되도록 유지할 수 있고, 정밀 연삭공정에서의 연삭량을 한 면당 20μｍ 이하로　할　수　있다. 그 결과, 당해 정밀 연삭공정을 단일 연삭공정으로 할 수 있다. 이에 따라 가공시간의 단축화, 공정관리의 합리화를 달성할 수 있다.

(실시형태)

이하에, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법을 설명한다.

도1은, 본 실시형태의 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법을 나타내는 공정도이다. 이 도면에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시형태의 연삭 가공방법은, 거친 연삭공정ＳＴ1, 정밀 연삭공정ＳＴ2 및 연마공정ＳＴ3의 3공정으로 이루어진다. 거친 연삭공정(CG공정(Coarse Grinding 工程))ＳＴ1은, 가공대상인 렌즈 소재를, 다이아몬드 공구(거친 연삭 공구반)을 사용하여 연마하여 렌즈 구면을 거칠게 형성하는 공정이다. 정밀 연삭공정ＳＴ2는, 형성된 렌즈 구면을 거친 연삭 공구반보다 정밀한 다이아몬드 공구를 사용하여 정밀 연마 하는 공정으로서, 단일의 연삭공정으로 하고 있다. 사용하는 연삭 가공기는 구심 회전형에 한정되지 않고 일반적인 컵형 숫돌을 사용한 것을 사용할 수 있다. 또한 다이아몬드 공구로서는 수지 본드 숫돌을 사용하면 좋다. 다음에 연마공정ＳＴ3은 정밀 연삭 후의 렌즈 구면을 연마하는 공정이다. 이 공정에서는, 예를 들면 우레탄 시트(urethane sheet)에 의하여 산화 세륨(酸化 cerium) 등을 넣은 연마액(硏磨液)을 사용하여 구면을 연마한다.

(거친 연삭공정)

본 실시형태의 거친 연삭공정ＳＴ1에서는 다음의 조건(1)～(3)에 의하여 렌즈 소재에 구면을 형성하고 있다.

(1)구심 회전형 연삭반을 사용하여 렌즈 소재의 거친 연삭을 하고, 구심회전 연삭장치로서 도2에 나타내는 구성의 것을 채용하고 있다.

(2)거친 연삭 공구반으로서, #300～#600(평균 입도 60μm～30μm), 집중도(集中度) 50 이상의 다이아몬드 공구를 사용한다.

(3)거친 연삭 공구반의 회전수를 2500rpm～3500rpm, 예를 들면3000rpm으로 한다.

(구심 회전형 연삭반)

본 실시형태의 구심 회전형 연삭반1의 개략적인 구성 및 동작은 다음과 같다. 연삭면이 구면(球面)으로 되어 있는 거친 연삭 공구반을, 그 구면의 구심을 지나는 회전 중심선을 중심으로 하여 회전시킴과 아울러 당해 회전 중심선이 구심을 정점으로 하는 원추면을 그리도록 구심 회전시킨다. 렌즈 소재를 거친 연삭 공구반과 동일 방향으로 동일 속도로 회전시켜, 회전 및 구심 회전하고 있는 거친 연삭 공구반의 연삭면에 대하여 거친 연삭 공구반의 구심을 지나는 방향으로 가압하고, 이 상태에서 당해 렌즈 소재를 동일 방향으로 이송하면서 당해 렌즈 소재에 구면 연삭가공을 실시한다. 여기에서 거친 연삭 공구반을 구심 회전체에 의하여 회전 가능한 상태로 지지하고, 이 구심 회전체의 외주면을 구면으로 하여 이 외주면을 거친 연삭 공구반의 연삭면의 구심을 중심으로 하는 구면 형상의 지지면에 올려놓고, 이들 외주면과 지지면의 사이에 압축 공기를 공급하여 상기 구심 회전체를 부상시켜, 부상상태를 유지하면서 상기 구심 회전체를 구심 회전시키도록 되어 있다.

도2를 참조하여 상세하게 설명하면 본 실시형태의 구심 회전형 연삭반1은, 가공대상인 렌즈 소재W를 지지하기 위한 렌즈 홀더3과, 렌즈 홀더3에 지지되어 있는 렌즈 소재W를 연삭 가공하는 구면 연삭면4a를 구비하는 공구반4를 구비하고 있다.

렌즈 홀더3은, 그 지지면3a가 하향(下向)이 되도록 수평으로 지지된 상태에서, 수직인 렌즈 스핀들5의 하단에 고정되어 있다. 렌즈 스핀들5의 중심에는 그 축선방향으로 연장되는 흡인통로5a가 형성되어 있고, 그 하단이 렌즈 홀더3의 지지면3a의 중심으로 개구하고 있고, 그 상단이 회전 연결자6 및 에어필터7을 경유하여 진공발생기8의 흡인 측과 통하고 있다. 진공발생기8에 의하여 흡인통로5a를 진공흡인 함으로써 렌즈 홀더3의 지지면 3a에 렌즈 소재W가 흡착되어 지지된다.

렌즈 스핀들5는, 상단이 봉쇄되어 있는 원통 모양의 수직 지지통9의 내부에 동축(同軸) 상태로 배치되어 상하 한 쌍의 베어링10, 11을 통하여 회전 가능한 상태로 당해 수직 지지통9에 의하여 지지되어 있다. 또한 렌즈 스핀들5는, 렌즈축 회전용 전동기12에 의하여 그 수직 중심선인 렌즈 회전 중심선5A를 중심으로 하여 회전 구동되도록 되어 있다. 수직 지지통9의 상단에는 에어 실린더13이 연결되어 있고, 이 에어 실린더13은, 상단이 봉쇄되어 있는 지지 원통14의 내부에 고정되어 있다. 에어 실린더13에 의하여 수직 지지통9가 하방으로 소정의 힘으로 가압되도록 되어 있다.

렌즈 스핀들5는, 워크 이송기구20에 의하여 승강된다. 워크 이송기구20은 수평 암21을 구비하고 있어, 이 수평 암21의 선단에 부착된 수직 원통부22에 수직 지지통9가 동축 상태로 삽입되고, 지지 원통14는 수평 암21의 상면에 고정되어 있다. 수평 암21은 이송 나사23, 너트24및 서보 모터25를 구비하는 승강기구에 의하여 수직 리니어 가이드26을 따라 승강된다.

여기에서 에어 실린더13을 통하여 렌즈 스핀들5를 지지하고 있는 지지 원통14에는, 그 내측에 장착되어 있는 수직 지지통9의 상단9a를 검출하기 위한 근접 센서27이 부착되어 있다. 보통은, 이 근접 센서27은 오프(OFF) 상태에 있으나, 수직 지지통9가 지지 원통14에 대하여 상대적으로 상승하면, 그 상단9a가 근접 센서27에 의하여 검출되어 당해 센서 출력이 온(ON)으로 절환된다.

다음에 렌즈 홀더3의 하방에 배치되어 있는 공구반4는, 그 구면 연삭면4a의 구심O가 렌즈 홀더3 측의 렌즈 회전 중심선5A의 연장선 상에 위치하도록 배치되어 있다. 이 공구반4의 배면에는 스핀들4b가 일체로 형성되어 있고, 이 스핀들4b는, 구심 회전체31에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있다. 여기에서 공구반4의 회전 중심선4A가 구심O에 있으므로 수직으로 연장되는 렌즈 회전 중심선5A에 대하여 예각θ로 교차하도록 스핀들4b가 구심 회전체31에 의하여 지지되어 있다.

구심 회전체31은, 반구 모양의 컵부31a와, 이 컵부31a의 하면(下面) 중심의 외주면으로부터 반경방향의 외측으로 돌출하고 있는 원통부3lb를 구비하고 있고, 원통부3lb에 스핀들4b가 회전 가능한 상태로 동축 상태로 부착되어 있다. 또한 원통부3lb의 하단부에서는 횡방향으로 플랜지31c가 연장되어 있어, 여기에 스핀들 구동용의 전동기32가 탑재되어 있다.

구심 회전체31의 컵부31a는, 지지판33에 형성된 환상 내주면33a에 의하여 구심회전 가능한 상태로 지지되어 있다.

본 명세서에서 구심회전이라 함은, 어느 특정한 점(구심)을 중심으로 하여 회전함으로써 그 점을 정점(頂點; 꼭지점)으로 하는 원추형의 궤적을 그리는 것을 의미한다.

환상 내주면33a는 점O를 구심으로 하는 구면으로서, 외주면31d가 이 환상 내주면33a에 올려진 구면의 컵부31a는, 구심O를 중심으로 하여 회전할 수 있다. 본 실시형태에서는, 환상 내주면33a에는 압축공기 분출구멍 혹은 홈 33b가 형성되어 있고, 여기에 압축공기 공급로33c를 통하여 압축 공기가 공급되도록 되어 있다. 따라서 컵부31a는, 환상 내주면33a로부터 부상(浮上)한 상태로 지지된다. 따라서 구심 회전체31을, 구심O를 중심으로 하여 원활하게 회전시킬 수 있다.

구심 회전체31의 하단은, 링크 연결자34 및 회전폭 조정 유닛35를 통하여 전동기36의 출력축에 연결되어 있다. 구심 회전체31과 링크 연결자34의 연결점34a는 공구반 회전중심선4A의 연장선 상에 위치하고 있어, 전동기36의 회전 중심선36A는 항상 구심O를 향하는 상태로 지지되어 있다. 회전폭 조정 유닛35의 조정 손잡이35a를 조작하면, 연결점34a와 전동기36의 회전 중심선36A의 간격이 변한다. 따라서 구심 회전체31의 회전운동의 회전폭을 조정할 수 있다.

다음에, 전동기36은 회전각 조정 유닛37에 의하여 지지되어 있다. 회전각 조정 유닛37은, 고정된 위치에 배치된 활 모양의 캠38을 구비하고 있어, 이 캠38은 구심O를 중심으로 하는 원호 형상을 하고 있다. 이 캠38을 따라 슬라이딩 가능한 상태로 지지부재39가 부착되어 있어, 여기에 전동기36이 부착되어 있다. 지지부재39에는 너트40이 고정되어 있고, 너트40에는 이송 나사41이 체결되어 있다. 이송 나사41의 단부는 핸들42에 연결되어 있다.

핸들42를 돌리면 지지부재39가 캠38을 따라 이동한다. 즉 구심 회전체31에 의하여 지지되어 있는 공구반 스핀들4b가 구심O를 중심으로 하여 소정량 만큼 회전한다. 따라서 회전각 조정 유닛37에 의하여 수직인 렌즈 회전 중심선5A에 대한 공구반4의 회전 중심선4A가 이루는 각도θ, 즉 회전 중심선의 각도를 변경할 수 있다.

여기에서 각 부분의 구동제어는 수치 제어용의 컨트롤러50에 의하여 이루어진다. 또한 컨트롤러50에는 입력장치51이 접속되어 있다. 입력장치51을 통하여 수동조작에 의하여 렌즈 소재를 이송하는 동작을 할 수 있고 또한 절삭량의 설정 등을 하는 것이 가능하게 되어 있다.

도3을 참조하여 이러한 구성의 구심 회전형 연삭반1을 사용하여 렌즈 소재W에 렌즈 구면을 형성하는 거친 연삭동작을 설명한다.

우선, 공구반4로서는, #300～#600, 예를 들면 #400이고 집중도가 50 이상의 다이아몬드 펠릿(pellet)을, 목표로 하는 구면 형상과 일치하도록 가공한 것을 준비하고, 이것을 공구반 스핀들4b에 부착한다. 이 때에, 공구반4의 구면 연삭면의 중심이 당해 공구반4의 회전 중심선상에 위치하고 또한 구심 회전체31의 회전 중심과 일치하도록 조정한다. 다음에 렌즈 소재W를, 공구반4에 접촉하지 않는 위치에 있어서 렌즈 홀더3에 흡착하여 지지시킨다. 다음에 수동조작에 의하여 서보 모터25를 구동하여 공구반4를 향하여 렌즈 소재W를 조그(JOG) 이송한다. 렌즈 소재W가 공구반4에 접촉하면, 렌즈 스핀들5의 하강이 멈춘다. 이 다음은, 조그 이송에 의하여 수평 암21(워크 이송 테이블) 만이 하강한다. 그 결과, 렌즈 스핀들5 및 이것을 회전하도록 지지하고 있는 수직 지지통9가 수평 암21에 대하여 상대적으로 상승하여 근접 센서27이 수직 지지통9의 상단9a를 검출하여 온으로 절환된다.

근접 센서27이 온으로 절환된 것을 확인한 후에는, 일단 조그 이송을 중지한다. 이 다음은, 서보 모터25의 이송속도를 초저속으로 하여 수평 암21을 상승시킨다. 수평 암21이 상승하면 정지하고 있던 렌즈 스핀들5 및 수직 지지통9가 상대적으로 근접 센서27에 대하여 하강한다. 그 결과, 수직 지지통의 상단9a가 근접 센서27의 검출위치로부터 벗어나게 되어 근접 센서27이 다시 오프로 되돌아간다. 오프로 절환된 이 순간의 위치를, 컨트롤러50은 가공시작위치로서 기억한다.

컨트롤러50은, 이 가공시작위치로부터 가공량(연마량, 절삭량, 연삭량)을 가산하여 가공완료위치를 설정한다. 또한 가공시작위치에 제1절삭량 만큼 가산하여 속도 변경점을 설정한다. 이렇게 각 점을 설정한 후에 가공시작 명령이 입력되면, 공구반4 및 렌즈 홀더3에 흡착 고정된 렌즈 소재W의 회전을 시작한다. 또한 구심 회전체31의 회전 운동을 시작한다.

본 예에서는, 공구반4와 렌즈 소재W를 동일 방향을 향하여 3000rpm의 동일 속도로 회전시킨다. 그 다음은, 빨리 가기로 가공시작위치까지 렌즈 소재W를 이송한다.

가공시작위치에 도달한 후에는 속도를 제1절삭속도로 바꾸고, 이 속도로 렌즈 소재W를 이송하면서 연삭을 한다. 도3(a)는 연삭시작 시의 상태를 나타내고 있다.

렌즈 소재W가 제1절삭량 만큼 절삭되어 제1절삭위치에 도달한 후에, 즉 도3(b)에 나타나 있는 바와 같은 절삭상태에 도달한 후에는, 구심 회전체31의 회전을 시작하고 제1절삭속도보다 느린 마무리 속도로 렌즈 소재W를 이송하면서 절삭을 한다. 그 결과, 렌즈 소재W가 연마되어서 도3(c)에 나타나 있는 바와 같이 구상 렌즈면Ｗａ가 형성된다.

가공완료위치에 도달한 것이 확인되면, 구심 회전체31에 의한 회전을 정지한 후에 수평 암21을 상단위치까지 상승시킨다. 그런 뒤에 공구반4 및 렌즈 소재W의 회전을 멈춘다.

본 실시형태의 거친 연삭공정ＳＴ1에 의하면, 거친 연삭공정에 있어서의 연삭 정밀도를 높일 수 있고, 당해 거친 연삭공정에 있어서의 구면 정밀도(Δh)를, 연마공정의 구면 정밀도에 대하여 -0.003mm 이내가 되도록 유지할 수 있다. 그 결과, 다음의 정밀 연삭공정ＳＴ2에서의 연삭량이 한 면당 20μｍ이하로 될 수 있다. 그 때문에 당해 정밀 연삭공정ＳＴ2에서는, 수지 본드 숫돌을 사용한 단일 연삭공정으로 할 수 있다. 이에 따라 가공시간의 단축화, 공정관리의 합리화를 달성할 수 있다.

(실시예)

표2는 본 발명을 적용하여 구면 렌즈를 연삭가공 하였을 경우의 조건 및 결과의 일례를 나타내는 것이다. 본 실시예에서는 거친 연삭공정에 있어서의 연삭량을 1mm로 하였다. 거친 연삭공정의 표면 조도(Rmax) 및 구면 정밀도(Δh)를 개선할 수 있고, 다음의 정밀 연삭공정에서의 연삭량이 15μm가 됨으로써 우수한 것이 확인되었다. 또한 이 결과, 정밀 연삭공정을 1회의 연삭공정으로 끝낼 수 있어 가공시간이 20초로 단축되는 등 우수한 것이 확인되었다.

이에 대하여, 종래에 있어서의 렌즈 연삭방법, 즉 정밀 연삭에 있어서의 연삭량이 30～50μm이며, 메탈 본드 숫돌에 의한 연삭공정과 수지 숫돌에 의한 연삭공정의 2공정을 포함하는 방법의 경우에는, 표2의 최종열에 게재되어 있는 바와 같이, 거친 연삭 및 연마의 가공시간은 본 실시예와 동일하지만, 정밀 연삭공정은 본 실시예에 있어서의 가공시간의 2배인 40초가 걸린다. 또한 정밀 연삭공정이 2공정으로 이루어지므로, 일방의 연삭반으로부터 타방의 연삭반으로 렌즈 소재를 이동하기 위한 작업 시간 등이 필요하다. 또한 1공정의 경우에 비하여 공정관리도 복잡해진다.

[표2]

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 연삭 가공방법을 채용하면, 정밀 연삭공정에 있어서의 연삭량이 약20μｍ 이하로 되도록 거친 연삭가공 의 표면 조도, 구면 정밀도를 개선할 수 있다. 따라서 정밀 연삭을 단일공정으로 할 수 있기 때문에 전체로서의 연삭 가공시간을 단축할 수 있고 또한 공정관리를 합리화할 수 있다.

본 발명의 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법에서는, 정밀 연삭공정에 있어서의 연삭량이 약20μｍ 이하로 되므로 거친 연삭가공의 표면 조도를 개선할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 정밀 연삭을 단일공정으로 할 수 있기 때문에 전체로서의 연삭 가공시간을 단축할 수 있고 또한 공정관리를 합리화할 수 있다.

Claims

가공대상(加工對象)인 렌즈 소재(lens 素材)를 거친 연삭 공구반을 사용하여 연마하여 렌즈 구면(lens 球面)을 거칠게 형성하는 거친 연삭공정과, 형성된 렌즈 구면을 상기 거친 연삭 공구반보다 정밀한 다이아몬드 공구를 사용하여 정밀 연마하는 정밀 연삭공정과, 정밀 연삭 후의 렌즈 구면을 연마하는 연마공정을 포함하는 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법에 있어서,

(1)구심 회전형 연삭반을 사용하여 상기 렌즈 소재의 거친 연삭을 하고,

당해 구심 회전 연삭반으로서 연삭면이 구면이 되어 있는 상기 거친 연삭 공구반을, 상기 구면의 구심을 지나는 회전 중심선을 중심으로 하여 회전시킴과 아울러 당해 회전 중심선이 상기 구심을 정점으로 하는 원추면을 그리도록 구심 회전시키고, 상기 렌즈 소재를, 상기 거친 연삭 공구반과 동일 방향으로 동일 속도로 회전시켜 회전 및 구심 회전하고 있는 상기 거친 연삭 공구반의 연삭면에 대하여 상기 거친 연삭 공구반의 구심을 지나는 방향으로 가압하고, 이 상태에서 당해 렌즈 소재를 동일 방향으로 이송하면서 당해 렌즈 소재에 구면 연삭가공을 실시하고, 상기 거친 연삭 공구반을 구심 회전체에 의하여 회전 가능한 상태로 지지하고, 이 구심 회전체의 외주면을 구면으로 하고 이 외주면을 상기 거친 연삭 공구반의 연삭면의 구심을 중심으로 하는 구면 형상의 지지면에 올려놓고, 이들 외주면 과 지지면의 사이에 압축공기를 공급하여 상기 구심 회전체를 부상시켜 부상상태를 유지하면서 상기 구심 회전체를 구심 회전시키는 구성의 것을 사용하고,

(2)상기 거친 연삭 공구반으로서 #300～#600(평균 입도 60μm～30μm), 집중도 50 이상의 다이아몬드 공구를 사용하고,

(3)당해 거친 연삭 공구반의 회전수를 2500rpm～3500rpm으로 하는

조건 (1)～(3)에 의하여 상기 거친 연삭공정을 하는 것을 특징으로 하는 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법.
제1항에 있어서,

거친 연삭공정에 있어서의 구면 정밀도(Δh)를, 연마공정의 구면 정밀도에 대하여 -0.003mm 이내가 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정밀 연삭공정에서의 연삭량을 한 면당 20μｍ 이하로 하고,

당해 정밀 연삭공정을 단일 연삭공정으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 구면 렌즈의 연삭 가공방법.