KR101121246B1

KR101121246B1 - Ｖ홈 가공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101121246B1
Application number: KR1020090065152A
Authority: KR
Inventors: 다까노부 아끼야마; 사또시 가또; 히로유끼 가끼시마; 스미히사 곤도오
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2012-03-26
Also published as: CN101628339B; CN101628339A; KR20100009503A; TW201016358A; JP2010023159A; JP5355950B2; US8215211B2; TWI361737B; US20100011920A1

Abstract

본 발명은 절삭 공구에 의해 절삭된 V홈의 깊이를 측정하고 그 측정 데이터를 기초로 절삭 공구의 절삭 깊이를 보정함으로써, 균일한 높이의 정점을 갖는 사각 피라미드의 고정밀 가공이 가능한 V홈 가공 방법 및 장치를 제공한다. V홈 가공 방법은 상기 절삭 공구를 워크피스에 대하여 제1 방향으로 보내서 상기 워크피스의 표면에 제1 방향으로 연장되는 제1 V홈을 생성하는 가공 작동을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제1 V홈을 생성하는 단계와, 상기 절삭 공구를 상기 제1 V홈 중 하나를 따라 이동시키고 상기 절삭 공구 근처에 배치된 거리 센서로 상기 제1 V홈을 주사하여 상기 제1 V홈의 바닥까지의 거리를 측정하여 제1 방향을 따라 제1 V홈의 바닥의 굴곡을 검출하는 단계와, 상기 굴곡의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 V홈의 각 가공 위치에서의 상기 절삭 공구의 위치를 보정하면서 상기 절삭 공구를 워크피스에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 보내서 상기 워크피스의 표면에 상기 제2 V홈을 생성하고 이 가공 동작을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제2 V홈을 생성하는 단계를 포함한다.

워크피스, 절삭 공구, 제1 V홈, 제2 V홈, 거리 센서

Description

Ｖ홈 가공 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MACHINING V GROOVES}

본 발명은 예를 들어, 렌티큘라 렌즈 시트나 크로스 렌티큘라 렌즈 시트를 성형하는 금형의 가공에 유용한 V홈 가공 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근, 기계 제어 기술의 진보에 의해, 선반에 의한 초정밀 가공이 실현되고 있고, 이에 의해, 선반으로도 광학 렌즈의 성형에 사용하는 금형을 가공할 수 있게 되고 있다. 예를 들어, 본 출원인은 프레넬 렌즈 성형용의 금형을 가공할 수 있는 수직 선반을 제안하고 있다(일본 특허 출원 공개 공보 제2004-358624호). 수직 선반은 프레넬 렌즈 성형용 금형의 V형 렌즈 홈을 고정밀도로 가공할 수 있다.

최근에는, 액정 패널의 백라이트에 사용되는 렌티큘라 렌즈 시트, 크로스 렌티큘라 렌즈 시트, 프리즘 시트 등을 압출 성형에 의해 성형하는 것이 검토되고 있다.

본 출원인은 이러한 렌즈 시트의 압출 성형에 사용하는 롤을 가공하는 정밀 롤 터닝 선반(precision roll turning lathes)을 제안하고 있다(일본 특허 출원 제2006-130066호, 제2006-135560호, 제2006-156388호, 제2006-165144호, 제2006-166404호).

도 5는 크로스 렌티큘라 렌즈 시트를 성형하기 위한 금형의 표면을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 금형의 표면에는 종횡으로 조밀하게 배열된 미세한 사각 피라미드의 패턴이 형성된다. 이러한 피라미드 패턴은 양쪽 홈이 교차하도록 워크피스의 표면에 일정한 피치로 V홈을 종횡으로 생성함으로써 형성될 수 있다.

사각 피라미드를 형성하는 종래의 V홈 가공에서는 기계 정밀도에 크게 의존하고, 기계 정밀도가 최종 사각 피라미드의 형상 정밀도에 직접 반영되는 문제점을 포함한다.

따라서, 절단 공구에 의해 절단될 때 나쁜 기계 정밀도는 V홈의 깊이의 변화를 가져와서, 불균일한 높이의 정점을 갖는 사각 피라미드의 형성을 초래한다. 가공된 금형은 고정밀 크로스 렌티큘라 렌즈 시트의 성형에 사용하기에 부적당하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고, 절삭 공구에 의해 절삭된 V홈의 깊이를 측정하고 그 측정 데이터를 기초로 절삭 공구의 절삭 깊이를 보정함으로써, 균일한 높이의 정점을 갖는 사각 피라미드의 고정밀 가공이 가능한 V홈 가공 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 직교하는 방향으로 절삭 공구의 위치를 제어하는 2개의 제어 축을 갖는 가공기를 사용하여 워크피스의 표면에 서로 직교하는 제1 V홈 및 제2 V홈을 가공하여 워크피스의 표면에 종횡으로(in a matrix) 배열된 4각 피라미드의 3차원 패턴을 가공하는 V홈 가공 방법을 제공하고, 상기 방법은, 상기 절삭 공구를 워크피스에 대하여 제1 방향으로 보내서 상기 워크피스의 표면에 제1 방향으로 연장되는 제1 V홈을 생성하는 가공 작동을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제1 V홈을 생성하는 단계와, 상기 절삭 공구를 상기 제1 V홈 중 하나를 따라 이동시키고 상기 절삭 공구 근처에 배치된 거리 센서로 상기 제1 V홈을 주사하여 상기 제1 V홈의 바닥까지의 거리를 측정하여 제1 방향을 따라 제1 V홈의 바닥의 굴곡을 검출하는 단계와, 상기 굴곡의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 V홈의 각 가공 위치에서의 상기 절삭 공구의 위치를 보정하면서 상기 절삭 공구를 워크피스에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 보내어 상기 워크피스의 표면에 상기 제2 V홈을 생성하고 이 가공 동작을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제2 V홈을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 절삭 공구의 위치를 제어하는 하나 이상의 제어 축을 갖는 가공기를 사용하여 워크피스의 표면에 V홈을 일 방향으로 가공함으로써 3차원 패턴을 상기 워크피스의 표면에 가공하는 V홈 가공 방법을 제공하고, 상기 방법은, 절삭 공구 근처에 배치된 거리 센서로 워크피스의 표면을 일 방향으로 주사하여 워크피스의 표면까지의 거리를 측정하고, 이에 따라 상기 워크피스의 표면의 굴곡을 상기 일 방향을 따라 검출하는 단계와, 상기 굴곡의 검출 결과에 기초하여 각 V홈의 가공 위치에서의 상기 절삭 공구의 위치를 보정하면서, 상기 절삭 공구를 워크피스에 대해 상기 일 방향으로 보내고 상기 워크피스의 표면에 V홈을 생성하는 가공 작동을 반복하여, 소정의 피치로 상기 V홈을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 베드와, 상기 베드 위로 설치되고, 워크피스로서 롤의 일단부를 척에 의해 유지하면서 상기 롤을 회전시키는 주축을 구비하고, 롤의 원주 방향 인덱싱을 수행하는 인덱싱 축(C축)을 갖는 주축대와, 상기 롤의 타단부를 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 주축대에 대향해서 배치되고 상기 베드 위로 설치된 심압대와, 상기 롤의 종방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 상기 베드 위로 설치된 새들과, 롤의 종방향과 직각 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 상기 새들 위로 설치된 테이블을 구비한 왕복대와, 상기 테이블 위로 설치되어 절삭 공구가 부착된 공구대와, 상기 공구대에 배치되고 상기 롤의 표면까지의 거리를 측정하는 거리 센서와, 상기 롤의 종방향으로 가공된 제1 V홈 또는 상기 롤의 원주 방향으로 가공된 제2 V홈을 상기 거리 센서로 주사해서 홈 바닥까지의 거리를 측정하여, 제1 V홈 또는 제2 V홈 바닥의 굴곡을 검출하는 수단과, 측정한 V홈과 직교하는 V홈을 가공할 때에, 상기 굴곡의 검출 결과에 기초하여 각각의 V홈에 대한 가공 위치에서의 상기 절삭 공구의 X축 상의 위치를 보정하는 수단을 포함하는 V홈 가공 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 절삭 공구에 의해 절삭된 V홈의 깊이를 측정하고 그 측정 데이터를 기초로 절삭 공구의 절삭 깊이를 보정함으로써, 기계 정밀도에 의존하지 않고 균일한 높이의 정점을 갖는 사각 피라미드의 고정밀 가공이 가능하다.

본 발명의 실시예에 의한 V홈 가공 방법 및 장치가 도면을 참조하여 상세히 설명된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 V홈 가공 방법을 실시하는 롤 터닝 선반을 나타낸다.

도 1 및 도 2에 있어서, 참조 번호(10)은 베드를 나타낸다. 이 베드(10) 위에는, 주축대(12, headstock), 심압대(14, tail stock), 왕복대(16, carrage)가 설치된다. 워크피스로서 롤(W)은 주축대(12)와 심압대(14)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

주축대(12)는 베드(10)의 종방향의 일단부에 배치된다. 주축대(12)는 본체부(17)와, 주축(18, main spindle)과, 이 주축(18)의 전방 단부에 고정된 척(19)과, 주축(18)을 구동하는 서보 모터(20)를 포함한다. 주축(18)은 본체부(17)에 내장되어 있는 도시하지 않은 오일 정압 베어링(hydrostatic oil bearing)에 의해 지지된다. 척(19)은 롤(W)의 축(spindle)을 파지하고 주축(18)의 회전을 롤(W)에 전달한다.

이 주축대(12)에서는, 주축(18)을 구동하는 서보 모터(20)는 주축(18)을 직접 구동하는 빌트인형의 서보 모터이다. 주축(18)의 회전량은 인코더(22)에 의해 검출된다. 이 인코더(22)의 검출 신호를 피드백해서 주축(18)의 위치 제어 및 속도 제어를 수행한다. 따라서, 주축대(12)에는 롤(W)의 원주 방향의 인덱싱을 행하는 인덱싱 축(C축)으로 기능할 수 있고, 또한 주축(18)을 일정한 회전 속도(분당 몇 백회전까지)로 연속 회전시키는 기능을 할 수도 있다.

다음에, 도 1 및 도 2를 참조하면, 심압대(14)는 주축대(12)에 대향해서 베 드(10) 위로 배치된다. 베드(10)의 상면에는 도시하지 않은 안내면이 설치되어, 심압대(14)는 안내면을 따라 이동될 수 있다. 심압대(14)는 종래 일반의 심압축(tail spindle) 대신에 주축(24)을 구비하고, 이 주축(24)에 설치한 척(25)에 의해 롤(W)의 축을 회전 가능하게 지지한다. 이러한 심압대(14)는 서보 모터를 갖지 않는 점을 제외하고 기본적인 구성은 주축대(12)와 동일하다.

다음에, 왕복대(16)에 대해서 설명한다.

왕복대(16)는 롤(W)의 축 방향으로 이동가능하게 베드(10) 위에 설치된 새들(26)을 포함한다. 이 새들(26) 위에는 롤(W)의 축 방향과 직각인 방향으로 이동가능하게 테이블(28)이 설치되어 있다.

이 실시예의 정밀 롤 터닝 선반에서는, 새들(26)을 롤(W)의 축 방향으로 보내는 축이 Z축으로 언급되고, 이 새들(26) 위에서 테이블(28)을 롤(W)의 축 방향과 직각인 방향으로 보내는 축이 X축으로 언급된다. X축 및 Z축에 더하여, 주축대(12)는 C축을 구비하고 테이블(28) 위에 설치된 공구 선회대(30)는 B축을 구비한다. 따라서, 정밀 롤 터닝 선반은 4축 제어 공작 기계이다.

도 3은 공구 선회대(30, tool swivel) 및 공구 선회대(30)에 설치된 공구대(32, tool post)를 도시한다. 본 실시예에서, 공구대(32)는 공구대 본체(33)와 공구대 부착부(34)로 구성된다. 공구대 부착부(34)는 공구대 본체(33)에 대하여 착탈할 수 있다.

공구대 본체(33)는 원주 방향에 소정의 간격으로 배열된 절삭 공구(36)를 구비한다. 이 실시예에서는, 3개의 다이아몬드 공구(36)가 공구대 본체(33)에 구비 되고, 각각의 절삭 공구(36)는 공구대(32)를 90도 선회시킴으로써 인덱싱될 수 있다. 물론, 다이아몬드 공구(36)의 수는 3개로 제한되지 않는다. 예를 들어, 4개의 다이아몬드 공구(36)가 구비될 수 있고 공구대(32)를 60도 선회시킴으로써 각각의 공구를 인덱싱할 수 있다. 공구대 본체(33)에 설치된 다이아몬드 공구(36)의 높이 위치(중심 높이)는 기계 위에서 측정되어 수동으로 조정될 수 있다.

공구대 부착부(34)는 플라이 커터 스핀들 장치로 구성된다. 플라이 커터 스핀들 장치는 본체부(34a), 서보 모터(35) 및 그에 부착된 플라이 커터(39)(플라이 컷트용의 절삭 공구)를 구비한 커터 홀더(38)를 포함한다. 본체부(34a)의 내부에는 도시되지 않는 커터 스핀들이 공기 베어링에 의해 지지되어 있다. 이 커터 스핀들은 서보 모터(35)에 의해 구동되고 고속으로 회전된다.

도 3에 있어서, 다이아몬드 공구(36)의 X축 이동 방향은 롤(W)의 반경 방향, 즉, 다이아몬드 공구(36)의 날끝이 롤(W)의 중심(axis)을 향해서 이동하는 방향과 평행한 방향이다. 다이아몬드 공구(36)의 Z 축 이동 방향은 롤(W)의 종방향이다.

다음에, 도 4에 있어서, 참조 번호 50은 NC 장치를 나타낸다. 이 NC 장치(50)는 X축, Z축, B축 및 C축을 수치적으로 제어한다.

X 축의 경우, X축 서보 기구(54)와 X축 위치 검출기(55)에 의해 위치 제어 루프가 형성된다. NC 장치(50)로부터의 위치 지령과 X축 위치 검출기(55)로부터의 위치 피드백과의 비교를 기초로 하여, 다이아몬드 공구(36)의 날끝이 X축 상의 다이아몬드 공구(36)의 지령 위치와 일치하도록 리니어 모터(56)가 제어된다. 또한, NC 장치(50)는 도시하지 않은 B축 서보 기구와 C축 서보 기구, 및 새들(26)을 이동 시키는 리니어 모터를 포함하는 도시하지 않은 Z축 서보 기구에 접속되어, 롤(W)과 공구대(32)의 인덱싱을 행하고 다이아몬드 공구(36)를 Z축 상에 위치 결정시킨다.

도 5는 롤(W)의 표면에 가공되는 3차원 패턴을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 3차원 패턴은 종횡으로 배열된 4각 피라미드로 구성된다.

이러한 사각 피라미드의 패턴은 기본적으로 종방향 홈(60)(축 방향의 V홈)과 횡방향 홈(62)(원주 방향의 V홈)을 조합하여 가공함으로써 형성될 수 있다. 특히, 먼저 종방향 홈(60)을 일정한 피치로 순차적으로 가공하고, 그 후, 종방향 홈(60)을 교차시킨 횡방향 홈(62)을 일정한 피치로 순차적으로 가공하여, 롤(W) 표면의 종횡으로 배열된 사각 피라미드 패턴을 형성한다.

도 4에 도시된 NC 장치(50)는 롤(W)에 사각 피라미드 패턴을 정밀하게 가공하기 위해서 다음과 같은 특별한 기능을 구비한다.

도 4에 있어서, 참조 번호 64는 롤(W)의 표면까지의 거리를 측정하는 거리 센서를 나타낸다. 거리 센서(64)는 공구대(32)에 배치된다.

이 거리 센서(64)는 롤(W)의 축 방향으로 가공한 종방향 홈(60) 또는 원주 방향으로 가공한 횡방향 홈(62)을 주사해서 홈 바닥까지의 거리를 측정할 수 있다. 거리 센서(64)의 출력은 A/D 변환기(65)를 통해서 NC 장치(52)의 연산 장치(66)에 로딩되고, 연산 장치(66)는 종방향 홈(60) 또는 횡방향 홈(62)의 바닥의 굴곡을 연산한다. 연산된 굴곡의 데이터는 기억 장치(68)에 저장된다.

먼저 종방향 홈(60)이 가공되면, 종방향 홈(60) 중 하나에 대해서 거리 센서(64)에서 롤 전체 길이에 걸쳐서 주사하고, 측정 데이터를 기초로 종방향 홈(60) 의 바닥 굴곡이 검출된다. 횡방향 홈(62)을 가공할 때에, 절삭 공구 위치 보정부(70)는 종방향 홈(60)의 굴곡 검출 데이터를 이용함으로써 각 횡방향 홈(62)의 다이아몬드 공구(36)의 가공 위치에 있어서 X축 위치 검출기(55)로부터의 위치 피드백을 보정한다. 이러한 방식으로, 다이아몬드 공구(36)의 날끝의 X축 상의 위치가 보정된다. 위치 보정은 후에 더 상세히 설명된다.

먼저 횡방향 홈(62)이 가공되면, 횡방향 홈(62) 중 하나에 대해서 거리 센서(64)에서 롤의 전체 둘레에 걸쳐서 주사하고, 그 측정 데이터를 기초로 횡방향 홈(62)의 바닥 굴곡이 검출된다. 종방향 홈(60)을 가공할 때에, 다이아몬드 공구(36)의 날끝의 X축 상의 위치는 상술한 방식으로 보정된다.

다음에, 이상과 같이 구성되는 정밀 롤 터닝 선반을 사용한 V홈 가공에 대해서 설명한다.

우선, 종방향 홈(60)을 롤(W)의 전체 표면에서 다음과 같이 가공한다. 도 3에 있어서, 공구대 본체(33)는 플라이 커터 스핀들 장치(34)를 B축으로 인덱스하도록 선회한다. 가공이 개시되는 롤(W) 상의 둘레 위치는 C축으로 정확하게 인덱스된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 90도의 선단 각도를 가진 V형 다이아몬드 공구는 플라이 커터 스핀들 장치(34)의 플라이 커터(39)로서 사용된다. 플라이 커터 스핀들 장치(34)가 기동되면, 원판형의 커터 홀더(38)가 고속으로 회전하고, 플라이 커터(39)는 X축 방향으로 롤(W)에 절단된다. 커터 홀더(38)의 고속 회전을 유지하면서 왕복대(16)를 Z축 방향으로 보내어, 종방향 홈(60)을 롤(W)의 전체 길이에 걸쳐 가공한다. 플라이 커터(39)는 단속적으로 롤(W)을 절삭하고, V 자형의 종방향 홈(60)을 생성한다. 플라이 커터 스핀들 장치(34)의 플라이 커터(39)의 고속 회전은 이상적인 절삭 속도(약 30Om/분)를 달성할 수 있다.

이에 따라, 각각의 종방향 홈(60)의 가공을 개시할 때 종방향 홈(60)은 롤(W) 상의 원주 방향의 가공 개시 위치를 C축으로 인덱싱하면서 순차적으로 가공된다. 종방향 홈(60)은 반드시 플라이 커터(39)를 사용하여 가공되지는 않는다. 다이아몬드 공구(36)를 사용하여 통상의 방법에 따라서 이러한 홈을 가공할 수 있는 것은 물론이다.

이렇게 해서, 종방향 홈(60)을 롤(W)의 전면에 가공한 후, 거리 센서(64)로 홈을 주사하여 종방향 홈(60) 중 하나의 바닥 굴곡이 측정된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 공구 선회대(30)는 거리 센서(64)를 인덱스하도록 선회한다. 도 7에서 과장해서 그려져 있지만, 실제로 종방향 홈(60)은 20 내지 100μm 피치로 가공된다. 홈(60)의 피치보다 충분히 작은 스폿 크기를 가진 예를 들어, 레이저 변위 센서와 같은 센서가 거리 센서(64)로서 사용된다. 레이저 스폿은 종방향 홈(60)의 홈 바닥까지 도달할 수 있다.

왕복대(16)를 Z축으로 보내서 거리 센서(64)로 종방향 홈(60)을 주사하고, 이에 의해 도 8에 곡선으로 나타낸 바와 같이 종방향 홈(60)의 바닥의 굴곡을 측정할 수 있다. 이러한 홈 바닥의 굴곡은 기계 정밀도와 관련된 왕복대(16)의 Z축 방향 직선 운동의 비직진성에 의해 형성된다.

이제 횡방향 홈(62)의 가공에 대해서 설명한다. 먼저, 공구대(33)의 다이아 몬드 공구(36) 중 하나가 B축으로 인덱스된다. 주축대(12)의 서보 모터(20)에 의해 롤(W)이 연속적으로 회전한다. 롤(W)을 회전시키면서, 테이블(28)을 X축 방향으로 보내고 다이아몬드 공구(36)가 롤(W) 안으로 절단하여, 다이아몬드 공구의 날끝 형상과 같은 V형의 홈을 생성한다. 후속 횡방향 홈(62)의 가공을 위해, 각각의 홈(62)의 개시에서 Z축 방향으로 홈의 피치에 상응하는 거리만큼 다이아몬드 공구(36)를 보내면서 동일한 가공이 반복되어, 모든 홈(62)을 가공한다.

본 실시예에서, 각각의 횡방향 홈(62)을 가공할 때에, 종방향 홈(60)의 바닥 굴곡에 관한 상술한 데이터를 사용하여 다이아몬드 공구(36)의 위치를 다음과 같이 보정한다.

횡방향 홈(62)의 가공 위치(Zi)에서의 종방향 홈(60)의 바닥 굴곡의 오차를 도 8에 도시된 바와 같이 Δi라고 가정한다.

가공 위치(Zi)에서 횡방향 홈(62)을 가공할 때에 보정을 행하지 않으면, 횡방향 홈(62)이 굴곡 오차(Δi)만큼 너무 깊게(오차Δi가 마이너스인 경우) 또는 너무 얕게 (오차Δi가 플러스인 경우) 가공된다.

반대로, 가공 위치(Zi)에서 횡방향 홈(62)을 가공할 때에, 다음과 같이, 다이아몬드 공구(36)의 X축 상의 피드백 검출 위치(xi)를 보정함으로써 횡방향 홈(62)은 일정한 깊이로 가공될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 공구(36)의 X축 상의 피드백 검출 위치(xi)는 그로부터 굴곡 오차(Δ)를 뺌으로써 보정된다. 이 보정을 기초로, 횡방향 홈(62)은 다음과 같이 가공된다. 가공 위치(Zi)에서의 굴곡 오차가 Δi(플러 스)라고 가정하면, 횡방향 홈(62)은 지령 값(X)과 값 "x-Δi"이 일치할 때까지 가공된다. 즉, 횡방향 홈(62)은 지령 값(X)보다도 Δi만큼 깊게 가공된다.

유사하게, 가공 위치(Zj)에서의 굴곡 오차가 Δj(마이너스)라고 가정하면, 횡방향 홈(62)은 지령 값(X)과 "x-Δj"가 일치할 때까지 가공된다. 즉, 횡방향 홈(62)은 지령 값(X)보다도 Δj만큼 얕게 가공된다.

이러한 방식으로, 모든 횡방향 홈(62)을 가공하면, 횡방향 홈(62)의 깊이는 동일해진다. 종방향 홈(60)과 횡방향 홈(62)이 교차하여 형성된 사각 피라미드의 정점의 높이(H) 면에서 보면, 정점의 높이는 과도하거나 부족하게 가공되지 않고 균일하다.

이상과 같이 하여, 균일한 형상의 사각 피라미드의 패턴을 롤(W)의 표면에 고정밀도로 가공할 수 있다. 크로스 렌티큘라 렌즈 시트를 성형하기 위한 금형으로 이 가공된 롤이 사용될 수 있다.

횡방향 홈(62)을 먼저 가공하고, 횡방향 홈(62)의 바닥의 굴곡을 측정하고, 종방향 홈(60)을 가공할 때에 유사한 보정을 행함으로써 롤(W)의 표면에 균일한 형상을 가진 사각 피라미드 패턴의 고정밀 가공이 가능할 수도 있다.

본 실시예에서, 종방향 홈(60)(횡방향 홈(62))의 피치는 20 내지 100μm이고, 레이저 변위 센서의 스폿은 홈 바닥까지 도달한다. 그러나, 스폿이 홈의 바닥까지 도달할 수 없을 정도로 피치가 너무 작은 경우가 있을 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들어, 정전 용량 센서와 같이 다소 큰 스폿 크기를 갖는 센서가 사용될 수 있다. 홈의 바닥 굴곡은 센서의 스폿 크기 내에 있는 이러한 홈의 깊이를 평균 화하여 결정될 수 있다.

상술한 실시예에서 종방향 홈(60)과 횡방향 홈(62)을 서로 직교하게 교차시켜서 가공하여 사각 피라미드 패턴이 생성되지만, 본 발명은 롤 표면의 한 방향으로 V형 종방향 홈(또는 횡방향 홈)의 가공에도 적용가능하다. 이 가공된 롤은 렌티큘라 렌즈 시트 또는 프레넬 렌즈 시트를 성형하는 금형으로 사용될 수 있다.

이 경우, 롤(W)의 표면의 굴곡이 먼저 측정될 수도 있다. V홈을 소정의 피치로 가공하는 경우, 각 V홈의 가공 위치에서 상술한 다이아몬드 공구(36)의 위치 보정을 수행될 수도 있다. 이러한 가공 방식에 의해, 고정밀도의 광학 렌즈 시트를 성형할 수 있는 금형이 제공될 수 있다.

롤 터닝 선반에 의해 워크피스로서 롤을 가공하는 경우가 설명되었지만, 본 발명은 사각 피라미드 패턴을 형성하기 위해 평평한 워크피스의 표면에 종횡으로 V홈을 가공하는 것에도 적용할 수 있다. 이 경우, 가공기로서 종횡으로 V홈을 가공할 수 있는 평삭기가 사용될 수 있다. 먼저 종방향 홈(횡방향 홈)을 일 방향으로 일정한 피치로 가공하고, 이 종방향 홈(횡방향 홈)의 바닥 굴곡을 측정하고, 그 굴곡 측정의 결과에 기초하여 다이아몬드 공구의 위치 보정을 행하면서 횡방향 홈(종방향 홈)을 소정의 피치로 가공하여 사각 피라미드 패턴이 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 V홈 가공 방법을 실시하는 롤 터닝 선반의 정면도.

도 2는 롤 터닝 선반의 평면도.

도 3은 롤 터닝 선반의 공구대의 측면도.

도 4는 롤 터닝 선반의 X축의 제어를 도시한 제어 블록도.

도 5는 본 발명의 V홈 가공 방법에 의해 가공된 사각 피라미드의 3차원 패턴을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 V홈 가공 방법에 의한 종방향 홈의 가공을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 V홈 가공 방법에 의해 수행된, 종방향 홈 바닥의 굴곡 측정을 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 V홈 가공 방법에 의해 수행된, 절삭 공구의 위치 보정 및 측방향 홈의 가공을 도시한 도면.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

10 : 베드

12 : 주축대

14 : 심압대

16 : 왕복대

19 : 척

20 : 서보 모터

22 : 인코더

26 : 새들

28 : 테이블

30: 공구 선회대

32 : 공구대

Claims

서로 직교하는 방향으로 각각 절삭 공구의 위치를 제어하는 2축의 제어축(X축, Z축)을 갖는 NC 가공기를 사용하여 워크피스인 롤의 표면에 직교하는 제1 V홈 및 제2 V홈을 종횡으로 가공함으로써 4각 피라미드가 종횡으로 배열된 요철 패턴을 상기 롤의 표면에 가공하는 V홈 가공 방법이며,

상기 절삭 공구를 롤의 길이 방향의 Z축 방향으로 롤에 대하여 상대적으로 보내고, 상기 롤의 표면에 Z축 방향으로 연장되는 제1 V홈을 생성하는 가공을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제1 V홈을 가공하는 공정과,

상기 절삭 공구를 상기 제1 V홈을 따라 이동시키고, 상기 절삭 공구의 근처에 배치된 거리 센서로 상기 제1 V홈을 주사하여 상기 제1 V홈의 바닥까지의 거리를 측정하여, Z축 방향을 따라 제1 V홈의 홈바닥의 굴곡을 검출하는 공정과,

상기 굴곡의 검출에 의해 얻어진 X축 방향의 오차의 데이터에 기초하여, 상기 제2 V홈의 각 가공 위치에 있어서의 X축 방향의 오차로, 상기 절삭 공구의 X축 상의 위치의 지령값을 보정하면서, 상기 절삭 공구를 X축 방향으로 롤에 대하여 상대적으로 보내고, 상기 롤의 표면에 상기 제2 V홈을 생성하는 가공을 반복하여, 소정의 피치로 상기 제2 V홈을 가공하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, V 홈 가공 방법.
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제1항에 있어서, 상기 제1 V홈 및 제2 V홈은 20 내지 100μm의 피치로 가공되는, V홈 가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 워크피스의 표면에 가공된 3차원 패턴은 크로스 렌티큘라 렌즈 시트를 성형할 때 사용되는, V홈 가공 방법.
절삭 공구의 위치를 제어하는 적어도 2축의 제어축을 갖는 NC 가공기를 사용하여 평평한 워크피스의 표면에 V홈을 일 방향으로 가공하여, 요철 패턴을 상기 워크피스의 표면에 가공하는 V홈 가공 방법이며,

상기 절삭 공구의 근처에 배치된 거리 센서로 워크피스의 표면을 제1 방향으로 주사하여, 워크피스의 표면까지의 거리를 측정하고, 상기 제1 방향을 따라 워크피스의 표면의 굴곡을 검출하는 공정과,

상기 굴곡의 검출에 의해 얻어진 상기 제1 방향과 직각인 절입 방향인 제2 방향의 오차의 데이터에 기초하여, V홈의 각 가공 위치에 있어서의 상기 절삭 공구의 상기 제2 방향의 위치의 지령값을 보정하면서, 상기 절삭 공구를 상기 제1 방향으로 워크피스에 대해서 상대적으로 보내고, 상기 워크피스의 표면에 V홈을 생성하는 가공을 반복하여, 소정의 피치로 상기 V홈을 가공하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 V홈 가공 방법.
제6항에 있어서, 상기 워크피스의 표면에 가공된 3차원 패턴은 광학 렌즈 시트를 성형하는데 사용되는, V홈 가공 방법.
서로 직교하는 방향으로 각각 절삭 공구의 위치를 제어하는 적어도 2축의 제어축을 갖는 NC 가공 장치이며,

베드와,

상기 베드 위로 설치되고, 워크피스인 롤의 일단부를 척에 의해 유지하면서 상기 롤에 회전을 부여하는 주축과 함께, 롤의 원주 방향의 인덱싱을 행하는 인덱싱 축(C축)을 갖는 주축대와,

상기 주축대에 대향하여 상기 베드 위에 배치되어, 상기 롤의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 심압대와,

상기 롤의 길이 방향(Z축)을 이동 가능하게 상기 베드 위로 설치된 새들과,

롤의 길이 방향과 직각인 방향(X축)으로 이동 가능하게 상기 새들 위로 설치된 테이블과,

상기 테이블 위로 설치되어, 절삭 공구가 부착된 공구대와,

상기 공구대에 배치되고 상기 롤의 표면까지의 거리를 측정하는 거리 센서와,

상기 롤의 길이 방향으로 가공된 제1 V홈을 상기 거리 센서로 주사하여 홈 바닥까지의 거리를 측정하여, 제1 V홈의 홈바닥의 굴곡을 검출하는 수단과,

측정한 제1 V홈과 직교하는 제2 V홈을 가공할 때에, 상기 굴곡의 검출에 의해 얻어진 X축 방향의 오차의 데이터에 기초하여, 상기 제2 V홈의 각 가공 위치에 있어서의 상기 절삭 공구의 X축 상의 위치의 지령값을 보정하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, V홈 가공 장치.
제8항에 있어서, 상기 거리 센서는 스폿이 단일의 V홈 바닥에 도달하는 스폿 크기를 갖는 레이저 변위 센서인, V홈 가공 장치.
제8항에 있어서, 상기 거리 센서는 스폿이 이웃하는 복수의 V홈에 걸친 범위에 있는 스폿 크기를 갖는 정전 용량 센서인, V홈 가공 장치.