KR101594795B1 - 요동기구 및 구심요동연마기 - Google Patents

Abstract

(과제)
본 발명은, 구심요동연마기의 요동기구의 요동지점을 간단하게 변경 가능하게 하는 것이다.
(해결수단)
구심요동연마기(1)의 요동기구(10)는, 지지부재(11a, 11b)에 회전하도록 부착한 제1요동축(12a, 12b)에 암(15a, 15b)이 지지되고, 암(15a, 15b)에 회전하도록 부착한 제2요동축(17a, 17b)에 요동체(20)가 지지되어 있다. 제1연결부(24)에 의하여 제1요동축(12a)을 지지부재(11a)에 고정하면, 요동기구(10)의 요동지점은 제2요동중심선(17c)이 된다. 제2연결부(27)에 의하여 제2요동축(17a)을 암(15a)에 고정하면, 요동기구(10)의 요동지점은 제1요동중심선(12c)으로 절환된다.

Description

요동기구 및 구심요동연마기{SWING MECHANISM AND SPHERICAL CENTER SWING GRINDING MACHINE}

본 발명은, 렌즈, 거울 등의 구면연마(球面硏磨)를 하는 구심요동연마기(球芯搖動硏磨機)에 관한 것으로서, 특히 연마접시의 요동지점(搖動支點)을 간단하게 변경할 수 있는 요동기구(搖動機構)에 관한 것이다.

렌즈 등의 구면연마를 하는 구심연마기로서는, 본 발명자 등에 의한 특허문헌1에 개시된 구면연마장치가 알려져 있다. 이 구면연마장치에서는, 연마접시에 있어서 구심요동의 요동중심을 규정하는 요동중심축(搖動中心軸)을 구비하고, 이 요동중심축을 장착하는 축구멍이 여러 군데에 형성되어 있다. 연마접시를 지지하는 지축(支軸)의 축길이를 최단(最短)으로 할 수 있도록, 요동중심축을 장착하는 축구멍이 선택된다. 또한 본 발명자 등은 특허문헌2에 있어서, 수치제어(數値制御)(ＮＣ;Numerical Control)에 의하여 연마접시의 요동반경(搖動半徑)을 변경할 수 있도록 한 연마장치(硏磨裝置)를 제안하고 있다.

특허문헌1 ; 일본국 특허 제3400467호 공보 특허문헌2 ; 일본국 특허 제4347374호 공보

특허문헌1에 있어서 제안되어 있는 구면연마장치에서는, 그 요동기구의 요동중심을 변경하기 위해서는 요동중심축을 축구멍으로부터 빼내어 연마접시에 적합한 다른 축구멍에 다시 장착하는 작업이 필요하다. 연마장치내에 갖추어져 있는 요동기구에 있어서의 축구멍의 변경은 용이한 작업은 아니다. 이 때문에 요동중심축을 특정한 축구멍에 장착시킨 채로 이에 적합한 연마접시를 사용하여 연마를 하는 연마기가 전용화(專用化)되어 있는 것이 실정이다. 한편 특허문헌2에 있어서 제안되어 있는 연마장치는 수치제어에 의하여 간단하게 요동반경을 변경할 수 있지만, 장치비용이 비싸다는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 상기의 실정을 감안하여 간단한 조작에 의하여 요동중심을 변경할 수 있는 간단하고 저렴한 구성의 요동기구 및 당해 요동기구를 구비한 구심요동연마기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 구심요동연마기의 요동기구는, 지지부재와, 상기 지지부재에 의하여 제1요동중심선을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있는 암과, 상기 암에 의하여 상기 제1요동중심선과 평행하고 당해 제1요동중심선의 하방에 위치하는 제2요동중심선을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있는 요동체와, 상기 요동체를 상기 암에 연결하여 고정 가능한 제1연결부와, 상기 암을 상기 지지부재에 연결하여 고정 가능한 제2연결부를 구비하고 있으며, 상기 요동체가 상기 암에 연결 고정되면 상기 요동체의 상기 요동중심선이 상기 제1요동중심선으로 설정되고, 상기 암이 상기 지지부재에 연결 고정되면 상기 요동체의 상기 요동중심선이 상기 제2요동중심선으로 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

구심요동연마기에 있어서 연마접시는, 그 연마면의 곡률중심이 연마접시의 요동중심선상에 위치되도록 요동체상의 소정의 높이에 설치된다. 요동중심선이 높은 위치에 있는 경우에는, 연마접시가 탑재되는 요동체의 지축을 길게 할 필요가 있다. 본 발명에서는, 요동중심선을 상하(上下)의 2군데 중에서 어느 하나로 설정할 수 있다. 따라서 2군데의 요동중심선 중에서, 연마접시를 올려놓는 지축의 길이가 짧아지는 쪽의 요동중심선을 선택하면 된다. 요동중심선의 선택은 제1, 제2연결부를 조작하는 것만으로 된다.

제1, 제2연결부로서는, 유체압 실린더를 사용해서 연결 대상의 2개의 부재에 형성된 핀구멍에 연결핀을 삽입하여 연결하는 기구 혹은 전자 클러치를 사용해서 연결 대상의 2개의 부재를 연결 고정하는 기구를 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 간단한 구조 및 간단한 조작에 의하여 요동장치의 요동중심을 상하의 2군데로 절환시킬 수 있다. 따라서 요동중심을 변경할 수 있는 요동기구를 저렴하게 실현할 수 있다.

여기에서 제1, 제2요동중심선은 축부재를 사용해서 규정할 수 있다. 이 경우에는 본 발명의 요동기구는, 상기 암에 고정되고, 상기 제1요동중심선에 중심축선이 일치하는 제1축부재와, 상기 요동체에 고정되고, 상기 제2요동중심선에 중심축선이 일치하는 제2축부재를 구비하고 있으며, 상기 지지부재는 상기 제1축부재를 회전 가능한 상태에서 지지하고, 상기 암은 상기 제2축부재를 회전 가능한 상태에서 지지한다.

본 발명의 요동기구는, 상기 암을, 상기 제1요동중심선을 중심으로 하여 상기 제2요동중심선이 상기 제1요동중심선의 바로 아래에 위치하는 제1선회위치 및 상기 제2요동중심선이 상기 제1요동중심선의 바로 위에 위치하는 제2선회위치로 선회시키는 암 선회부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

제1선회위치에서는 제1요동중심선의 바로 아래에 제2요동중심선이 위치하지만, 제2선회위치에서는 제1, 제2요동중심선의 상하의 위치가 반대로 된다. 따라서 요동체에 탑재된 연마접시와 제1, 제2요동중심선까지의 거리가 제1, 제2선회위치에서는 다르게 된다.

따라서 암의 선회위치의 절환 및 제1, 제2연결부에 의한 연결의 절환에 의하여, 연마접시에 대한 제1, 제2요동중심선의 높이위치를 변경할 수 있다. 이에 따라 요동중심의 높이위치를 3단계 이상으로 변경할 수 있기 때문에, 연마접시를 지지하기 위해 필요한 지축의 길이를 더 짧게 할 수 있다.

본 발명의 요동기구에 있어서, 상기 요동체를 상기 제1요동중심선 혹은 상기 제2요동중심선을 중심으로 하여 요동시키는 요동부로서, 모터와, 상기 제1축부재에 회전 가능한 상태에서 동축으로 부착되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력에 의해 회전구동되는 제1회전체와, 상기 제1축부재에 회전 가능한 상태에서 동축으로 부착되고, 상기 제1회전체와 일체로 회전하는 제2회전체와, 상기 제2축부재에 동축으로 고정되고, 상기 제2회전체로부터 전달되는 회전력에 의해 회전구동되는 제3회전체와, 상기 제1축부재가 상기 제1회전체와 일체로 회전되도록 상기 제1축부재에 상기 제1회전체를 연결하여 고정 가능한 제3연결부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

요동체를 요동시키기 위한 요동부로서는 예를 들면 요동체에 연결된 크랭크 기구(crank 機構)를 사용한 것이 있다. 요동체의 요동중심이 상하로 절환되는 경우에는, 그것에 따라 크랭크 기구와 요동체와의 연결위치도 상하로 이동시킬 필요가 있어, 요동부의 기구가 복잡화된다. 본 발명의 요동부는, 요동중심선을 규정하는 제1, 제2축부재를 직접 그들의 중심축선을 중심으로 하여 회전시킴으로써 요동체를 요동시킨다. 따라서 요동중심선이 상하로 절환되더라도 요동부와 요동체의 연결위치 등을 변경할 필요가 없다. 따라서 간단한 구성의 요동부를 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1연결부는, 상기 제1축부재와 상기 지지부재 사이 혹은 상기 지지부재와 상기 암 사이를 연결하여 고정 가능하면 좋다. 또한 상기 제2연결부는, 상기 제2축부재와 상기 암 사이 혹은 상기 암과 상기 요동체 사이를 연결하여 고정 가능하면 좋다.

다음에 본 발명의 구심요동연마기는, 상기 구성의 요동기구를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 요동기구는 연마접시에 따라 요동중심을 상하로 절환이 가능하다. 이에 따라 연마접시를 지지하는 지축을 짧게 할 수 있어, 연마접시의 요동운동을 정밀도 좋게 할 수 있다. 따라서 정밀도 높은 연마가공을 할 수 있는 구심요동연마기가 얻어진다.

도1은, 본 발명을 적용한 실시형태1에 관한 구심요동연마기의 요동기구를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도2는, 도1의 요동기구에 있어서의 암을 제1, 제2선회위치로 선회시키는 암 선회부를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도3은, 도1의 요동기구에 있어서 암을 제1, 제2선회위치로 절환시킨 상태를 나타내는 설명도이다.
도4는, (a)는 도1의 요동기구를 볼록렌즈 가공시에 있어서 큰 요동반경에서 요동시키는 경우의 설명도이며, (b)는 요동기구를 오목렌즈 가공시에 있어서 큰 요동반경에서 요동시키는 경우의 설명도이다.
도5는, 도1의 요동기구에 있어서의 연결부로서 전자 클러치를 사용했을 경우의 설명도이다.
도6은, 본 발명을 적용한 실시형태2에 관한 구심요동연마기의 요동기구를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도7은, 도6의 요동기구를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도8은, (a)는 도6의 요동기구를 큰 요동반경에서 요동시키는 경우의 설명도이며, (b)는 작은 요동반경에서 요동시키는 경우의 설명도이다.
도9는, (a)는 암을 제2선회위치로 선회시킨 상태의 요동기구를 나타내는 개략적인 사시도이며, (b)는 암을 제1선회위치로부터 제2선회위치로 선회시키는 동작을 나타내는 설명도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 구심요동연마기(球芯搖動硏磨機)의 요동기구(搖動機構)의 실시형태에 관하여 설명한다.

[실시형태1]

도1은 실시형태1에 관한 구심요동연마기의 요동기구를 나타내는 개략적인 구성도이다. 구심요동연마기(1)의 전체 구성은 일반적인 하축구심요동기(下軸球芯搖動機)와 동일하며, 상부기구(上部機構)로서, 축선방향(軸線方向)으로 승강시킬 수 있는 가압축(加壓軸)(2)을 구비하고, 이 가압축(2)의 하단부(下端部)에 가공대상인 렌즈(lens)(3)가 지지된다. 하부기구(下部機構)로서, 연마접시(4)가 상방을 향하여 지지된 회전지축(回轉支軸)(5)을 구비한 요동기구(10)가 배치되어 있다.

가공대상인 렌즈(3)는, 가압축(2)에 의하여 연마접시(4)의 구면모양의 연마면(硏磨面)(4a)에 가압된 상태에서 지지된다. 이 상태에서 요동기구(10)에 의해 연마접시(4)가 가압축(2)의 중심축선(中心軸線)(2a)상에 위치하는 요동중심선을 중심으로 하여 요동하여, 렌즈(3)의 렌즈면에 연마가공이 실시된다. 또 다른 연마 형태에서는, 연마접시(4)의 회전중심선(회전지축(5)의 중심축선)이 가압축(2)의 중심축선(2a)과 일치되는 상태에서 요동기구(10)를 록(lock)하고, 이 상태에서 회전지축(5)을 회전시킴으로써 렌즈면에 연마가공이 실시된다.

이하의 설명에 있어서는, 구심요동연마기(1)에 있어서 가압축(2)의 중심축선(2a)의 방향을 상하방향(Z), 이것과 직교하는 방향을 폭방향(X), 상하방향(Z) 및 폭방향(X)과 직교하는 방향을 전후방향(Y)이라고 한다.

요동기구(10)는, 구심요동연마기(1)의 기체 프레임(機體 frame)(7)에 고정된 좌우의 지지부재(支持部材)(11a, 11b)를 구비하고 있다. 지지부재(11a, 11b)는 X방향에 있어서 소정의 간격으로 배치되어 있다. 이들 상단(上端)측의 부위에는, X방향의 내측(內側)을 향해서 수평으로 연장되는 제1축부재(第1軸部材)인 제1요동축(第1搖動軸)(12a, 12b)이 베어링(bearing)(13a, 13b)을 통하여 회전 가능한 상태에서 지지되어 있다. 제1요동축(12a, 12b)은 동축(同軸)으로 배치되어 있으며, 그들의 중심축선은 제1요동중심선(12c)을 규정하고 있다. 제1요동중심선(12c)은 가압축(2)의 중심축선(2a)과 직각으로 교차한다. 이 교점(交點)이 요동기구(10)의 제1요동지점(第1搖動支點)(14)이다.

제1요동축(12a, 12b)의 내측의 축단부(軸端部)에는 각각 암(arm)(15a, 15b)의 상단측의 부위가 고정되어 있다. 암(15a, 15b)은, 지지부재(11a, 11b)에 의하여 제1요동중심선(12c)을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있다. 암(15a, 15b)은 Z방향의 하방(下方)으로 직선모양으로 연장되어 있다. 암(15a, 15b)의 하단측의 부위에는, 베어링(16a, 16b)을 통하여 제2축부재인 제2요동축(17a, 17b)이 각각 회전 가능한 상태에서 지지되어 있다. 제2요동축(17a, 17b)은 서로 동축으로 배치되어, X방향과 수평으로 연장되어 있다. 이들 중심축선은 제2요동중심선(17c)을 규정하고 있다. 제2요동중심선(17c)은, 가압축(2)의 중심축선(2a)과 직교하는 방향으로 연장되어 있으며, 중심축선(2a)과 교차(交差)하고 있다. 이 교점이 요동기구(10)의 제2요동지점(18)이다.

양측(兩側)의 제2요동축(17a, 17b)에 있어서 내측의 축단부에는, 요동체(搖動體)(20)가 고정되어 있다. 요동체(20)는, 암(15a, 15b)에 의하여 제2요동중심선(17c)을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있다. 요동체(20)는, 본체부(本體部)(21)와, 이 본체부(21)에 있어서의 Ｘ방향의 양측 부위로부터 Z방향의 상방으로 연장되는 암부(arm部)(22a, 22b)를 구비하고 있다. 암부(22a, 22b)의 상단측 부위가 제2요동축(17a, 17b)에 고정되어 있다. 본체부(21)의 상면 중앙(上面 中央)에는 Z방향으로 연장되는 회전지축(5)이 배치되어 있으며, 이 상단부에 연마접시(4)가 위로 향한 자세로 지지된다. 본체부(21)의 내부에는 회전지축(5)의 회전구동기구(回轉驅動機構)(도면에는 나타내지 않는다)가 탑재되어 있다.

요동체(20)에는, 당해 요동체(20)를 제1요동중심선(12c), 제2요동중심선(17c)을 중심으로 하여 Y방향으로 요동시키는 요동부(搖動部)(23)의 로드엔드(rod end)(23a)가 연결되어 있다. 요동부(23)는, 크랭크 기구(crank 機構) 등 구심요동연마기에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 기구를 사용할 수 있다.

여기에서 제1요동축(12a)에는, 당해 제1요동축(12a)을 지지부재(11a)에 연결하여 고정하기 위한 제1연결부(第1連結部)(24)가 부설되어 있다. 제1연결부(24)는, 제1고정판(第1固定板)(25)과 제1연결핀(第1連結pin)(26)을 구비하고 있다. 제1고정판(25)은, 제1요동축(12a)에 있어서의 지지부재(11a)로부터 X방향의 외측(外側)으로 돌출되어 있는 축단부에 고정되어 있다. 제1고정판(25)에 있어서의 지름방향의 양측의 외주부분(外周部分)에는, X방향으로 관통하는 2개의 핀구멍(25a, 25b)이 형성되어 있다. 지지부재(11a)에는, 제1요동축(12a)에 대하여 Z방향의 바로 위이며 핀구멍(25a, 25b)의 각각과 대치 가능한 부위에, X방향으로 연장되는 지지부재측 핀구멍(11c)이 형성되어 있다. 핀구멍(25a, 25b) 및 지지부재측 핀구멍(11c)에는, 제1연결핀(26)을 삽입 가능하다.

또한 제2요동축(17a)에는, 당해 제2요동축(17a)을 암(15a)에 연결 고정하기 위한 제2연결부(27)가 부설되어 있다. 제2연결부(27)는, 제2고정판(28)과 제2연결핀(29)을 구비하고 있다. 제2고정판(28)은, 제2요동축(17a)에 있어서의 암(15a)으로부터 X방향의 외측으로 돌출되어 있는 축단부에 고정되어 있다. 제2고정판(28)에 있어서의 지름방향의 양측 외주부분에는, X방향으로 관통하는 2개의 핀구멍(28a, 28b)이 형성되어 있다. 암(15a)에는, 핀구멍(28a, 28b)과 대치 가능한 부위에, X방향으로 연장되는 암측 핀구멍(15c)이 형성되어 있다.

다음에 타방(他方)의 제1요동축(12b)에는, 당해 제1요동축(12b)에 고정된 암(15b)을, 제1요동중심선(12c)을 중심으로 하여 회전시키는 암 선회부(arm 旋回部)(30)가 부설되어 있다. 암(15b)을 회전시키면, 반대측의 암(15a)도 제1요동축(12b)과 함께 회전한다.

(암 선회부)

도2는 암 선회부(30)를 나타내는 설명도이며, 도3은 암 선회부(30)에 의해 제1, 제2선회위치로 선회된 암(15a, 15b)을 나타내는 설명도이다. 우선 도1, 도2를 참조하여 설명하면, 암 선회부(30)는 회전기어(回轉gear)(31)를 구비하고 있다. 회전기어(31)는, 전자 클러치(電磁 clutch)(32)를 통하여 제1요동축(12b)에 있어서의 지지부재(11b)로부터 X방향의 외측으로 돌출되어 있는 축단부에 동축으로 연결되어 있다. 회전기어(31)는, 지지부재(11b)에 회전 가능한 상태로 부착된 전달기어(傳達gear)(33)와 서로 맞물려 있다. 전달기어(33)는 Z방향으로 연장되는 랙(rack)(34)과 서로 맞물려 있다. 랙(34)은, 지지부재(11b)에 직선운동 가이드(直線運動 guide)(35)를 통하여 Z방향으로 슬라이드(slide) 가능하도록 부착되어 있다. 랙(34)은, 기체 프레임(7)에 대하여 Z방향의 위를 향하는 상태로 부착된 에어 실린더(air cylinder)(36)의 신축로드(伸縮rod)(36a)의 상단부분에 연결되어 있다.

신축로드(36a)가 Z방향으로 신축되면, 랙(34)이 동일방향으로 슬라이드 된다. 이 슬라이드가 회전운동으로서 전달기어(33)를 통하여 회전기어(31)로 전달된다. 회전기어(31)의 회전은, 전자 클러치(32)를 통하여 제1요동축(12b)으로 전달된다. 제1요동축(12b)이 회전하면, 거기에 고정되어 있는 암(15b)이 선회하고, 이것과 일체(一體)가 되어 타방의 암(15a)도 선회한다. 본 예에서는, 암(15a, 15b)은 도1, 도3(a)에 나타나 있는 제1선회위치(第1旋回位置)로부터 180° 회전한 도3(b)에 나타나 있는 제2선회위치로 회전 가능하다.

제1선회위치에서는, 도1, 도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 암(15a, 15b)이 Z방향으로 매달려서, 제1요동축(12a, 12b)의 제1요동중심선(12c)은 제2요동축(17a, 17b)의 제2요동중심선(17c)에 대하여 Z방향에 있어서 바로 위에 위치한다.

제2선회위치에서는, 도3(b)에 나타나 있는 바와 같이 암(15a, 15b)이 Z방향의 상방으로 연장되어, 제1요동축(12a, 12b)의 제1요동중심선(12c)은 제2요동축(17a, 17b)의 제2요동중심선(17c)에 대하여 Z방향에 있어서 바로 아래에 위치한다. 제1선회위치의 경우와 비교하여 제1요동축(12a, 12b)의 제1요동중심선(12c)의 위치는 변하지 않는다. 그런데 제2요동축(17a, 17b)의 제2요동중심선(17c)은, 제1요동중심선(12c)에 대하여 Z방향에 있어서 바로 위의 위치로 변한다.

여기에서 제1연결부(24) 및 제2연결부(27)는, 암(15a, 15b)이 제1선회위치 및 제2선회위치 중에서 어느 쪽의 위치에 있는 경우에 있어서도 연결동작을 할 수 있다. 즉 상기한 바와 같이 제1고정판(25)에는 지름방향의 양측에 핀구멍(25a, 25b)이 형성되고, 제2고정판(28)에도 지름방향의 양단(兩端)에 핀구멍(28a, 28b)이 형성되어 있다. 따라서 제1선회위치, 제2선회위치 모두에 있어서도 제1요동축(12a)을 지지부재(11a)에 연결할 수 있고, 제2요동축(17a)을 암(15a)에 연결할 수 있다.

(요동지점의 절환조작(切換操作))

우선 도1에 나타나 있는 바와 같이 곡률반경(曲率半徑)이 작은 연마접시(4)를 사용해서 연마가공을 하는 경우에는, 암(15a, 15b)은 암 선회부(30)에 의하여 제1선회위치에 설정된다. 또한 제1연결부(24)에 의하여 제1요동축(12a)이 지지부재(11a)에 연결된다. 제2연결부(27)에 의한 연결동작은 이루어지지 않는다. 이 결과, 요동기구(10)의 요동중심선은, 요동체(20)에 있어서 본체부(21)의 측(側)에 가까운 제2요동축(17a, 17b)에 의해 규정되는 제2요동중심선(17c)(제2요동지점(18))이 된다. 이에 대하여 곡률반경이 큰 볼록렌즈 가공 및 곡률반경이 큰 오목렌즈 가공의 경우에는, 다음과 같이 요동중심선을 변경할 수 있다.

도4(a)는 요동기구(10)에 의한 볼록렌즈 가공시에 있어서 큰 요동반경에서의 요동상태(搖動狀態)를 나타내는 설명도이며, 도4(b)는 요동기구(10)에 의한 오목렌즈 가공시에 있어서 큰 요동반경에서의 요동상태를 나타내는 설명도이다.

우선 도4(a)를 참조하여 설명하면 곡률반경이 큰 볼록렌즈(3A)의 가공시에는, 이에 대응하는 곡률반경이 큰 연마접시(4A)가 사용된다. 이 경우에는, 제2연결부(27)에 의하여 제2요동축(17a)이 암(15a)에 연결된다. 제1연결부(24)에 의한 연결동작은 이루어지지 않는다. 이 결과, 요동기구(10)의 요동중심선은, 요동체(20)의 본체부(21)로부터 Z방향의 상방으로 멀어진 제1요동축(12a, 12b)에 의해 규정되는 제1요동중심선(12c)(제1요동지점(14))이 된다. 즉 도1의 경우에 비하여, 제1, 제2요동축(12a, 12b, 17a, 17b)의 축간거리만큼 Z방향의 바로 위의 위치로 요동중심선이 이동한다.

곡률반경이 큰 오목렌즈(3B)의 가공시에는, 요동중심선은 연마접시(4B)에 대하여 Z방향의 하측에 위치한다. 이 경우에는 암 선회부(30)를 구동하여 암(15a)을, 도1, 도3(a), 도4(a)에 나타나 있는 제1선회위치로부터 도3(b), 도4(b)에 나타나 있는 제2선회위치로 선회시키고, 이 선회위치에 지지된다. 이 결과, 도4(b)에 나타나 있는 바와 같이 제1요동축(12a, 12b)이, 제2요동축(17a, 17b)에 대하여 Z방향에 있어서의 하측에 위치한 상태가 된다. 제2연결부(27)에 의하여 제2요동축(17a)이 암(15a)에 연결된다. 제1연결부(24)에 의한 연결동작은 이루어지지 않는다. 제2선회위치에서는, 제1선회위치로부터 암(15a, 15b)이 180° 선회한다. 따라서 요동체(20)는, Z방향으로 제1, 제2요동축의 축간거리만큼 상승한다. 요동체(20)의 요동중심선은, 요동체(20)의 본체부 상면에 접근한 높이위치에 있는 제1요동축(12a, 12b)에 의해 규정되는 제1요동중심선(12c)(제3요동지점(14A))이 된다.

이와 같이 제1, 제2연결부(24, 27)에 의한 선택적인 연결동작과, 암(15a, 15b)을 제1, 제2선회위치에 선택적으로 위치 결정함으로써 Z방향에 있어서의 각종 높이위치에 요동기구(10)의 요동지점을 절환할 수 있다. 따라서 짧은 회전지축(5)을 사용해서 곡률중심이 다른 연마접시(4, 4A, 4B)를 지지하여 연마가공을 할 수 있다.

(연결부의 다른 예)

도5는 요동기구(10)의 변형예를 나타내는 설명도이다. 도면에 나타낸 요동기구(10A)는, 제1, 제2연결부(24, 27)로서 전자 투스 클러치(電磁 tooth clutch)(24A, 27A)를 사용하고 있다. 그 이외의 부위는 요동기구(10)와 동일하기 때문에, 대응되는 부위에는 동일한 부호를 붙이고 그들 부위의 설명은 생략한다. 전자 투스 클러치(24A, 27A)를 사용하면, 버튼 조작(button 操作) 하나로 요동지점의 위치를 절환할 수 있다.

[실시형태2]

도6은 실시형태2에 관한 구심연마기의 요동기구를 나타내는 개략적인 사시도이며, 도7은 그 개략적인 구성도이다. 이 요동기구는 실시형태1에 관한 요동기구(10) 대신에 사용할 수 있다.

실시형태2의 요동기구(40)는, 구심요동연마기의 기체 프레임(도면에는 나타내지 않는다)에 고정된 좌우의 지지부재(41a, 4lb)를 구비하고 있다. 지지부재(41a, 4lb)는 폭방향(X)에 있어서 소정의 간격으로 배치되어 있다. 지지부재(41a, 4lb)에는, 폭방향(X)의 내측을 향해서 수평으로 연장되는 제1축부재인 제1요동축(42a, 42b)이, 베어링(43a, 43b)을 통하여 회전 가능한 상태에서 지지되어 있다. 제1요동축(42a, 42b)은 동축으로 배치되어 있으며, 그들의 중심축선은 제1요동중심선(42c)을 규정하고 있다.

제1요동축(42a, 42b)의 내측의 축단부에는 각각 암(45a, 45b)이 고정되어 있다. 따라서 암(45a, 45b)은, 지지부재(41a, 4lb)에 의하여 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있다. 암(45a, 45b)에 있어서 제1요동축(42a, 42b)에 대하여 상하방향(Z)의 하단측의 부위에는, 베어링(46a, 46b)을 통하여 제2요동축(47a, 47b)이 각각 회전 가능한 상태에서 지지되어 있다. 제2요동축(47a, 47b)은 서로 동축으로 배치되어, 폭방향(X)과 수평으로 연장되어 있다. 이들의 중심축선은 제2요동중심선(47c)을 규정하고 있다.

양측의 제2요동축(47a, 47b)에 있어서 내측의 축단부에는, 요동체(50)가 고정되어 있다. 따라서 요동체(50)는, 암(45a, 45b)에 의하여 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있다. 요동체(50)는, 본체부(51)와, 이 본체부(51)에 있어서의 폭방향(X)의 양측 부위로부터 상하방향(Z)의 상방으로 연장되는 암부(52a, 52b)를 구비하고 있다. 암부(52a, 52b)가 제2요동축(47a, 47b)에 고정되어 있다. 본체부(51)의 상면 중앙에는 Z방향으로 연장되는 회전지축(5)이 배치되어 있으며, 이 상단부에 연마접시(도면에는 나타내지 않는다)가 위로 향한 자세로 지지된다. 본체부(51)의 내부에는 회전지축(5)의 회전구동기구(도면에는 나타내지 않는다)가 탑재되어 있다. 회전지축(5)의 회전중심선(5a)에 대하여 제1, 제2요동중심선(42c, 47c)은 직교하는 방향으로 연장되어 있다.

지지부재(41a, 4lb)에는, 당해 지지부재(41a, 4lb)에 암(45a, 45b)을 각각 연결 고정하기 위한 제1연결부(54a, 54b)가 부착되어 있다. 제1연결부(54a, 54b)의 각각은, 지지부재(41a, 4lb)에 부착된 유체압 실린더(流體壓 cylinder)(55a, 55b)와, 유체압 실린더(55a, 55b)에 의해 이동되는 연결핀(56a, 56b)과, 연결핀(56a, 56b)을 삽입 가능한 핀구멍(57a, 57b)을 구비하고 있다. 핀구멍(57a, 57b)은 암(45a, 45b)에 형성되어 있다.

마찬가지로 암(45a, 45b)에는, 당해 암(45a, 45b)에 요동체(50)를 연결하기 위한 제2연결부(58a, 58b)가 부착되어 있다. 제2연결부(58a, 58b)의 각각은, 암(45a, 45b)에 부착된 유체압 실린더(59a, 59b)와, 유체압 실린더(59a, 59b)에 의해 이동되는 연결핀(60a, 60b)과, 연결핀(60a, 60b)을 삽입 가능한 핀구멍(61a, 6lb, 62a, 62b)을 구비하고 있다.

핀구멍(61a, 62a)은, 요동체(50)의 일방(一方)의 암부(52a)에 있어서 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 상하 대칭의 위치에 형성되어 있다. 핀구멍(6lb, 62b)은, 요동체(50)의 타방의 암부(52b)에 있어서 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 상하 대칭의 위치에 형성되어 있다. 요동체(50)를 매달고 있는 좌우의 암(45a, 45b)이 도6, 7에 나타내는 제1선회위치에 있는 상태에서는, 연결핀(60a, 60b)은 핀구멍(61a, 6lb)에 삽입 가능하다. 암(45a, 45b)이 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 180° 선회한 제2선회위치에 있는 상태(도9 참조)에서는, 연결핀(60a, 60b)은 타방의 핀구멍(62a, 62b)에 삽입 가능하게 된다.

(요동부)

다음에 요동체(50)를 제1요동중심선(42c) 혹은 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 전후방향(Y)으로 요동시키는 요동부(70)의 구성을 설명한다. 요동부(70)는 예를 들면 요동기구(40)의 우측 부위에 조립되어 있다. 요동부(70)는, 서보모터(servomotor) 등으로 이루어지는 요동용의 모터(71)를 구비하고 있다. 모터(71)는 폭방향(X)과 수평으로 배치되고, 그 모터축(71a)에는 구동(驅動)측의 톱니 부착 풀리(toothed pulley)(72)가 동축으로 고정되어 있다.

제1요동축(42a)에 있어서의 지지부재(41a)로부터 외측으로 돌출되어 있는 축단부에는, 회전 가능한 상태에서 동축으로 종동(從動)측의 톱니 부착 풀리(73)(제1회전체)가 부착되어 있다. 톱니 부착 풀리(72, 73)는 폭방향(X)에 있어서 동일위치에 있으며, 이들 사이에는 타이밍 벨트(timing belt)(74)가 가설(架設)되어 있다. 톱니 부착 풀리(72, 73), 타이밍 벨트(74) 대신에 체인·스프로킷(chain sprocket)식의 전달기구(傳達機構), 기어열(gear列)로 이루어지는 전달기구를 사용할 수도 있다.

제1요동축(42a)에 있어서의 톱니 부착 풀리(73)보다 외측의 단(端)에는, 제1요동축(42a)에 톱니 부착 풀리(73)를 연결 고정하여 일체로 회전시키기 위한 제3연결부(75)가 조립되어 있다. 제3연결부(75)는, 제1요동축(42a)에 고정된 회전 고정판(76)과, 이 회전 고정판(76)에 부착된 유체압 실린더(77)에 의해 이동되는 연결핀(78)과, 지지부재(41a)의 측에 형성된 연결핀(78)을 삽입 가능한 핀구멍(79)을 구비하고 있다.

제1요동축(42a)에 있어서의 종동측의 톱니 부착 풀리(73)와 지지부재(41a) 사이의 축부분에는, 톱니 부착 풀리(73)에 동축으로 고정된 전달기어(傳達gear)(80)(제2회전체)가 회전 가능한 상태에서 지지되어 있다. 전달기어(80)에는 전달기어(81)(제3회전체)가 서로 맞물려 있다. 전달기어(81)는, 제2요동축(47a)에 있어서의 암(45a)으로부터 외측으로 돌출되어 있는 축단부에 동축으로 고정되어 있다. 전달기어(80, 81) 대신에 벨트·풀리(belt·pulley)식의 전달기구, 체인·스프로킷식의 전달기구를 사용하는 것도 가능하다.

(요동지점의 절환조작)

도8(a)는 요동기구(40)의 요동중심을 제1요동중심선(42c)으로 절환한 상태를 나타내는 설명도이며, 도8(b)는 요동기구(40)의 요동중심을 제2요동중심선(47c)으로 절환한 상태를 나타내는 설명도이다.

우선 도8(a)에 나타나 있는 바와 같이 요동중심을 제1요동중심선(42c)으로 설정하는 경우에는, 제1연결부(54a, 54b)의 유체압 실린더(55a, 55b)를 작동시켜서 연결핀(56a, 56b)을 암(45a, 45b)의 핀구멍(57a, 57b)에 삽입한다. 이에 따라 지지부재(41a, 4lb)에 암(45a, 45b)이 연결 고정된다. 제2연결부(58a, 58b)의 연결동작은 하지 않는다. 또한 제3연결부(75)의 유체압 실린더(77)를 작동하여 연결핀(78)을 핀구멍(79)에 삽입하고, 회전 고정판(76)을 통하여 요동부(70)의 톱니 부착 풀리(73)를 제1요동축(42a)에 연결한다.

이 상태에서 요동부(70)의 모터(71)를 구동하면, 모터(71)의 회전에 의하여 톱니 부착 풀리(73)가 회전하고, 이것과 일체로 제1요동축(42a)이 제1요동중심선(42c)을 중심으로 회전한다. 여기에서 톱니 부착 풀리(73)에 고정되어 있는 전달기어(80)와, 이것과 서로 맞물려 있는 제2요동축(47a)에 고정된 전달기어(81)는, 일체가 되어 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 선회한다. 이에 따라 요동체(50)는 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 요동한다.

이에 대하여 도8(b)에 나타나 있는 바와 같이 요동중심을 제2요동중심선(47c)으로 설정하는 경우에는, 제1연결부(54a, 54b)에 의한 연결 및 제3연결부(75)에 의한 연결은 하지 않고, 제2연결부(58a, 58b)에 의한 연결만을 한다. 제2연결부(58a, 58b)의 유체압 실린더(59a, 59b)를 작동시켜서, 연결핀(60a, 60b)을 암(45a, 45b)의 핀구멍(61a, 6lb)에 삽입한다. 이에 따라 지지부재(41a, 4lb)에 암(45a, 45b)이 연결 고정된다. 즉 암(45a, 45b)에 요동체(50)가 연결 고정된다.

이 상태에서 요동부(70)의 모터(71)를 구동하면, 그 회전이 제1요동축(42a)에 회전하도록 지지되어 있는 톱니 부착 풀리(73) 및 전달기어(80)를 통하여, 제2요동축(47a)에 고정된 전달기어(81)에 전달된다. 이에 따라 제2요동축(47a)이 제2요동중심선(47c)을 중심으로 회전한다. 즉 제2요동축(47a)에 고정되어 있는 요동체(50)가, 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 요동한다.

(암의 선회위치의 절환조작)

다음에 도9(a)는, 암(45a, 45b)을 도6에 나타내는 하방으로 매달려 있는 제1선회위치로부터 180° 선회시킨 제2선회위치까지 선회시킨 후의 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다. 도9(b)는 암(45a, 45b)을 제1선회위치로부터 제2선회위치로 선회시키는 동작의 설명도이다.

우선 요동기구(40)가 도9(b)의 상태(S1)(도6, 도7에 나타내는 상태)에 있어서 모터(71)를 구동한다. 각 연결부(54a, 54b, 58a, 58b, 75)에 의한 연결동작은 하지 않는다. 모터(71)의 회전은, 제1요동축(42a)에 회전하도록 지지되어 있는 톱니 부착 풀리(73) 및 전달기어(80)를 통하여, 제2요동축(47a)에 고정되어 있는 전달기어(81)에 전달된다.

제2요동축(47a)에는 요동체(50)가 고정되어 있으며, 요동체(50)는 그 자체 중량에 의하여 중력방향의 자세를 유지하려고 한다. 따라서 도9(b)의 상태(S2, S3)에 나타나 있는 바와 같이 요동체(50)가 중력방향의 자세를 유지하도록, 전달기어(81)는 전달기어(80)의 중심인 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 공전(公轉)한다. 이에 따라 암(45a, 45b)이, 도9(a) 및 도9(b)의 상태(S4)에서 나타나 있는 바와 같이 180° 선회한 제2선회위치에 위치 결정된다. 이와 같이 요동부(70)는, 실시형태1에 있어서의 암 선회부(30)로서도 기능한다.

암(45a, 45b)이 제2선회위치에 이르면, 제2연결부(58a, 58b)의 연결핀(60a, 60b)은 핀구멍(62a, 62b)에 삽입 가능한 위치에 이른다. 제2연결부(58a, 58b)의 유체압 실린더(59a, 59b)를 작동시켜서, 연결핀(60a, 60b)을 암(45a, 45b)의 핀구멍(62a, 62b)에 삽입한다. 이에 따라 암(45a, 45b)에 요동체(50)가 연결 고정된다. 또한 제3연결부(75)의 유체압 실린더(77)를 작동하여 연결핀(78)을 핀구멍(79)에 삽입하고, 회전 고정판(76)을 통하여 요동부(70)의 톱니 부착 풀리(73)를 제1요동축(42a)에 연결한다. 제2연결부(58a, 58b)에 의한 연결동작은 하지 않는다.

이 상태에서 요동부(70)의 모터(71)를 구동하면, 모터(71)에 의해 회전하는 톱니 부착 풀리(73)와 일체가 되어, 제1요동축(42a)이 제1요동중심선(42c)을 중심으로 회전한다. 톱니 부착 풀리(73)와 일체로 회전하는 전달기어(80)와, 이것에 서로 맞물려 있는 제2요동축(47a)에 고정된 전달기어(81)는, 일체가 되어 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 선회한다. 이에 따라 요동체(50)는 제1요동중심선(42c)을 중심으로 하여 요동한다. 암(45a, 45b)이 제2선회위치로 선회하면, 제1요동중심선(42c)은 제2요동중심선(47c)을 중심으로 하여 요동체(50)에 가까운 위치가 된다.

[다른 실시형태]

상기의 각 실시형태에서는, 지지부재에 암을 매달고, 암에 요동체를 매단 구성으로 되어 있다. 복수의 암을 배치할 수도 있다.

예를 들면 지지부재에 의해 제1요동축을 중심으로 요동 가능하게 제1암을 매달고, 제1암에 의해 제2요동축을 중심으로 하여 요동 가능하게 제2암을 매달고, 제2암에 의해 제3요동축을 중심으로 하여 요동 가능하게 요동체를 매단 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는 지지부재와 제1암 사이를 연결하여 고정 가능한 제1연결부와, 제1암과 제2암 사이를 연결하여 고정 가능한 제2연결부와, 제2암과 요동체 사이를 연결하여 고정 가능한 제3연결부를 배치한다. 이에 따라 요동체의 요동중심을, 각 요동축의 중심축선에 의해 규정되는 3개의 요동중심선의 위치로 절환 가능하게 된다.

1 ; 구심요동연마기 2 ; 가압축 2a ; 중심축선
3, 3A, 3B ; 렌즈 4, 4A, 4B ; 연마접시 4a ; 연마면
5 ; 회전지축 7 ; 기체 프레임 10, 10A ; 요동기구
11a, 11b ; 지지부재 11c ; 지지부재측 핀구멍 12a, 12b ; 제1요동축
12c ; 제1요동중심선 13a, 13b ; 베어링 14 ; 제1요동지점
14A ; 제3요동지점 15a, 15b ; 암 15c ; 암측 핀구멍
16a, 16b ; 베어링 17a, 17b ; 제2요동축 17c ; 제2요동중심선
18 ; 제2요동지점 20 ; 요동체 21 ; 본체부
22a, 22b ; 암부 23 ; 요동부 23a ; 로드엔드
24 ; 제1연결부 24A, 27A ; 전자 투스 클러치
25 ; 제1고정판 25a, 25b ; 핀구멍 26 ; 제1연결핀
27 ; 제2연결부 28 ; 제2고정판 28a, 28b ; 핀구멍
29 ; 제2연결핀 30 ; 암 선회부 31 ; 회전기어
32 ; 전자 클러치 33 ; 전달기어 34 ; 랙
35 ; 직선운동 가이드 36 ; 에어 실린더 36a ; 신축로드
40 ; 요동기구 41a, 4lb ; 지지부재 42a, 42b ; 제1요동축
42c ; 제1요동중심선 43a, 43b ; 베어링 45a, 45b ; 암
46a, 46b ; 베어링 47a, 47b ; 제2요동축 47c ; 제2요동중심선
50 ; 요동체 51 ; 본체부 52a, 52b ; 암부
54a, 54b ; 제1연결부 55a, 55b ; 유체압 실린더
56a, 56b ; 연결핀 57a, 57b ; 핀구멍 58a, 58b ; 제2연결부
59a, 59b ; 유체압 실린더 60a, 60b ; 연결핀
61a, 6lb, 62a, 62b ; 핀구멍 70 ; 요동부
71 ; 모터 72, 73 ; 톱니 부착 풀리
74 ; 타이밍 벨트 75 ; 제3연결부 76 ; 회전 고정판
77 ; 유체압 실린더 78 ; 연결핀 79 ; 핀구멍
80, 81 ; 전달기어

Claims (6)

1. 지지부재(支持部材)와,
   상기 지지부재에 의하여, 제1요동중심선(第1搖動中心線)을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있는 암(arm)과,
   상기 암에 의하여, 상기 제1요동중심선과 평행하고 당해 제1요동중심선의 하방(下方)에 위치하는 제2요동중심선을 중심으로 하여 요동 가능한 상태로 매달려 있는 요동체(搖動體)와,
   상기 요동체를 상기 암에 연결하여 고정 가능한 제1연결부(第1連結部)와,
   상기 암을 상기 지지부재에 연결하여 고정 가능한 제2연결부를
   구비하고 있고,
   상기 요동체가 상기 암에 연결 고정되면 상기 요동체의 상기 요동중심선이 상기 제1요동중심선으로 설정되고, 상기 암이 상기 지지부재에 연결 고정되면 상기 요동체의 상기 요동중심선이 상기 제2요동중심선으로 설정되는 것을 특징으로 하는 구심요동연마기(球芯搖動硏磨機)의 요동기구(搖動機構).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 암에 고정되고, 상기 제1요동중심선에 중심축선이 일치하는 제1축부재(第1軸部材)와,
   상기 요동체에 고정되고, 상기 제2요동중심선에 중심축선이 일치하는 제2축부재를
   구비하고 있고,
   상기 지지부재는, 상기 제1축부재를 회전 가능한 상태에서 지지하고,
   상기 암은, 상기 제2축부재를 회전 가능한 상태에서 지지하고 있는
   구심요동연마기의 요동기구.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 암을, 상기 제1요동중심선을 중심으로 하여 상기 제2요동중심선이 상기 제1요동중심선의 바로 아래에 위치하는 제1선회위치(第1旋回位置) 및 상기 제2요동중심선이 상기 제1요동중심선의 바로 위에 위치하는 제2선회위치로 선회시키는 암 선회부(arm 旋回部)를 구비하고 있는
   구심요동연마기의 요동기구.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 요동체를 상기 제1요동중심선 혹은 상기 제2요동중심선을 중심으로 하여 요동시키는 요동부(搖動部)는,
   모터(motor)와,
   상기 제1축부재에 회전 가능한 상태에서 동축(同軸)으로 부착되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력에 의해 회전구동(回轉驅動)되는 제1회전체(第1回轉體)와,
   상기 제1축부재에 회전 가능한 상태에서 동축으로 부착되고, 상기 제1회전체와 일체로 회전하는 제2회전체와,
   상기 제2축부재에 동축으로 고정되고, 상기 제2회전체로부터 전달되는 회전력에 의해 회전구동되는 제3회전체와,
   상기 제1축부재가 상기 제1회전체와 일체로 회전되도록 상기 제1축부재에 상기 제1회전체를 연결하여 고정 가능한 제3연결부를
   구비하고 있는 구심요동연마기의 요동기구.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1연결부는, 상기 제1축부재와 상기 지지부재 사이 혹은 상기 지지부재와 상기 암 사이를 연결하여 고정 가능하고,
   상기 제2연결부는, 상기 제2축부재와 상기 암 사이 혹은 상기 암과 상기 요동체 사이를 연결하여 고정 가능한
   구심요동연마기의 요동기구.
   
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항의 요동기구(搖動機構)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구심요동연마기.

Images