KR101907384B1 - 안경 렌즈 가공기의 교정 방법 - Google Patents

안경 렌즈 가공기의 교정 방법 Download PDF

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Abstract

안경테의 형상 데이터와 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 이용하여, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 자동으로 보정하는 안경 렌즈 가공기의 교정 방법이 개시된다. 상기 안경 렌즈 가공기의 교정 방법은, 안경 렌즈 가공기에 구비된 프레임 리더를 이용하여, 안경 렌즈의 가공 형상을 검출하는 단계; 검출된 안경 렌즈의 가공 형상에 따라, 안경 렌즈 가공기를 이용하여 안경 렌즈를 가공하는 단계; 안경 렌즈 가공기에 구비된 상기 프레임 리더를 이용하여, 가공된 안경 렌즈의 형상을 검출하는 단계; 및 상기 안경 렌즈의 가공 형상 데이터와 상기 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 비교하여, 차이값을 얻고, 얻어진 차이값에 따라, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

안경 렌즈 가공기의 교정 방법{Method for calibrating eyeglass lens edger}
본 발명은 안경 렌즈 가공기의 교정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 안경테의 형상 데이터와 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 이용하여, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 자동으로 보정하는 안경 렌즈 가공기의 교정 방법에 관한 것이다.
안경 렌즈를 제조하기 위해서는, 상업적으로 시판되는 원형 렌즈(통상, 블랭크(blank) 렌즈라 한다)를 목적하는 안경 렌즈의 형상, 예를 들면 안경테(frame)의 형상으로 가공하여야 한다. 도 1은 다이아몬드 휠(wheel) 등의 그라인더(grinder)를 이용하여 원형 렌즈를 안경 렌즈 형상으로 가공하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 가공기(lens edger)에는 모터(22)에 의하여 회전하는 그라인더(20)가 장착되고, 클램프(24)에 고정된 원형 렌즈(10)가 그라인더(20)와 마주보도록 위치한다. 상기 그라인더(20)는 초벌 가공 그라인더(20a), 산각 가공 그라인더(20b), 경사 가공 그라인더(20c) 및 표면 마무리 가공 그라인더(20d)를 포함한다. 도 1에서, 도면 부호 26은 렌즈 고정용 테이프를 나타내고, 도면 부호 28은 렌즈 고정용 블록을 나타낸다.
상기 클램프(24)는 렌즈(10)를 회전시키거나(R 방향) 이동시키는(Y 방향) 회전 및 이동축의 역할을 한다. 렌즈 가공기는, 초벌 가공 그라인더(20a) 방향으로(도 1의 Y 방향), 클램프(24)를 이동시켜, 회전하는 초벌 가공 그라인더(20a)에 렌즈(10)의 둘레가 맞닿도록 함으로써, 그라인더(20a)에 맞닿은 렌즈(10) 둘레 부분이 연마되도록 한다. 이러한 연마 과정을, 렌즈(10)를 회전시키면서(R 방향), 렌즈(10) 둘레 전체에 대하여 수행하면, 원하는 형태로 렌즈(10)를 초벌 가공할 수 있다. 렌즈의 외형을 원하는 형태로 초벌 가공한 다음, 산각 가공 그라인더(20b), 경사 가공 그라인더(20c), 표면 마무리 가공 그라인더(20d) 등을 이용하여, 안경 렌즈(10)의 둘레에 산 모양(
Figure 112016070049898-pat00001
)을 가공하거나(이를, '산각 가공'이라 한다), 계단(step) 또는 경사(bevel) 모양을 가공하거나, 표면 마무리 가공을 수행한다.
렌즈 가공기는 모터, 기어, 센서 등 다수의 기계 장치가 조립되어 이루어지므로, 제작된 렌즈 가공기 마다 특유의 가공 오차를 가진다. 따라서, 정확한 사이즈 및 품질을 가지는 안경 렌즈를 제조하기 위해서는, 각각의 렌즈 가공기에 대하여, 가공 오차를 보정할 필요가 있다. 통상적으로, 렌즈 가공기의 가공 오차 보정은, 입력된 가공 데이터에 따라, 기계 장치의 이동 거리, 가공 사이즈 및 가공 마진을 조정하는 1차 조정(calibration)과, 실제로 렌즈를 가공하고, 가공된 렌즈의 크기를 측정한 다음, 측정된 결과에 따라, 기계 장치의 이동 거리, 가공 사이즈 및 가공 마진을 다시 조정하는 2차 정밀 조정에 의하여 수행된다. 2차 정밀 조정 항목은 크게 사이즈, 마진 등을 조정하는 장치의 Y-축(axis) 이동, 산각의 위치를 조정하는 X-축 이동, 기타 R-축 이동 등을 포함한다. 이와 같은 2차 정밀 조정에 있어서, 사용자가, 실제 렌즈를 가공하고, 가공된 렌즈의 크기를 측정하며, 육안으로 각 장치의 위치를 조정한다. 따라서, 종래의 안경 렌즈 가공기 교정에 있어서는, 렌즈의 가공 및 검사에 많은 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 각 장치의 조정에 숙련된 기술이 필요한 단점이 있다.
[선행기술문헌]
대한민국 특허등록 10-1563119호
유럽 특허 EP 2410372 B1
본 발명의 목적은, 사용자의 개입 없이, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 자동으로 보정하는 안경 렌즈 가공기의 교정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프레임 리더의 측정 기능을 이용하여, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 안경 렌즈 가공기에 구비된 프레임 리더를 이용하여, 안경 렌즈의 가공 형상을 검출하는 단계; 검출된 안경 렌즈의 가공 형상에 따라, 안경 렌즈 가공기를 이용하여 안경 렌즈를 가공하는 단계; 안경 렌즈 가공기에 구비된 상기 프레임 리더를 이용하여, 가공된 안경 렌즈의 형상을 검출하는 단계; 및 상기 안경 렌즈의 가공 형상 데이터와 상기 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 비교하여, 차이값을 얻고, 얻어진 차이값에 따라, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정하는 단계를 포함하는 안경 렌즈 가공기의 교정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공기의 교정 방법에 의하면, 프레임 리더의 측정 기능을 이용하여, 사용자의 개입 없이, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 자동으로 보정할 수 있다.
도 1은 안경 렌즈 가공기의 안경 렌즈 가공 과정을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공기의 교정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 3은 통상적인 프레임 리더의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 프레임 리더를 사용하여 안경테의 형상 정보를 검출하는 과정을 보여주는 도면.
도 5는 프레임 리더를 사용하여 패턴 및 가공된 안경 렌즈의 형상 정보를 검출하는 과정을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공기의 교정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 안경 렌즈 가공기를 교정하기 위해서는, 먼저, 안경 렌즈 가공기에 구비된 프레임 리더(frame reader)를 이용하여, 안경 렌즈의 가공 형상을 검출한다(S 10). 프레임 리더는 안경테의 형상 정보를 얻거나, 목적하는 안경테에 끼워질 수 있는 형상을 가지는 데모 렌즈(통상, 「패턴」이라 한다)의 형상 정보를 얻어, 안경 렌즈의 가공 형상을 검출하는 장치로서, 통상적으로 안경 렌즈 가공기에 함께 장착되거나, 렌즈 가공 장치와 세트를 이루어 함께 사용된다.
도 3은 통상적인 프레임 리더의 구조를 보여주는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 통상적인 프레임 리더(30)는, 안경테(12) 또는 패턴이 장착된 패턴 홀더를 고정시키는 그리퍼(32, gripper) 및 안경테(12) 및 패턴의 3차원 형상 데이터를 검출하는 탐침부(34)를 포함한다. 도 4 및 5는, 본 발명에 있어서, 프레임 리더(30)를 사용하여 안경테(12) 및 패턴(14)의 형상 정보를 검출하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 상기 탐침부(34)는 안경테(12) 또는 패턴(14)과 접한 상태에서, 예를 들면, 안경 렌즈가 삽입되는 안경테(12)의 내측 홈에 끼워진 상태에서, 360도 회전 및 상하 이동하면서, 탐침부(32)와 안경테(12) 또는 패턴(14)의 접촉 부분의 위치를 검출함으로써, 안경테(12) 및 패턴(14)의 3차원 형상 데이터를 얻는다. 구체적으로, 상기 프레임 리더(30)는, 탐침부(34)의 회전 위치(T축 위치), 탐침부(34)의 중심축 방향 이격 위치(Ra축 위치), 및 탐침부(34)의 상하 방향 높이(Z축 위치)를 검출하여, 안경테(12) 및 패턴(14)의 3차원 형상을 측정한다(특허공개 10-2009-0097404호 등 참조). 즉, 안경테(12) 또는 패턴(14)의 T축 위치(Theta 축, 각도)와 Ra축 위치(중심으로부터의 거리)를 검출하여 2차원 모양을 측정하고, 안경테(12) 또는 패턴(14)의 Z축 위치(높이)를 검출하여 3차원 모양을 측정한다.
다시 도 2를 참조하면, 단계 S 10에서 검출된 안경 렌즈의 가공 형상에 따라, 안경 렌즈 가공기를 이용하여 안경 렌즈를 가공한다(S 20). 도 1에 도시된 바와 같이, 안경 렌즈 가공기는, 렌즈(10)를 회전시켜 가공될 둘레 부분(가공 위치)을 결정하고(R축 위치), 렌즈(10)를 중심축 방향(그라인더(20) 방향)으로 이동시키고(Y축 위치), 렌즈(10)를 좌우 방향(렌즈(10)면에 수직인 방향)으로 이동시켜(X축 위치), 3차원 형상으로 가공한다. 즉, 렌즈 가공기는, R축 위치를 조절하여 안경 렌즈(10)의 둘레 가공 위치를 결정하고, Y축 위치를 조절하여, 안경 렌즈(10)의 크기를 결정하며, X축 위치를 조절하여, 렌즈(10) 측면에 형성되는 산 모양 및 경사 모양의 위치를 결정한다. 따라서, 상기 프레임 리더(30)의 T축 위치, Ra축 위치, Z축 위치에 각각 대응하여, 안경 렌즈 가공기의 R축 위치, Y축 위치, 및 X축 위치를 제어하면서, 안경 렌즈(10)를 가공한다.
다음으로, 안경 렌즈 가공기에 구비된 상기 프레임 리더(30)를 이용하여, 가공된 안경 렌즈의 형상을 검출한다(S 30). 본 발명에 사용되는 프레임 리더(30)는 안경 렌즈(10) 표면의 수직, 수평 형상을 모두 측정하여, 안경 렌즈(10)의 3차원 형상 데이터를 얻을 수 있는 것이 바람직하다. 가공된 안경 렌즈(10)의 형상은, 도 5에 도시된 패턴(14) 형상 검출 방법과 유사한 방법으로 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 프레임 리더(30)의 탐침부(34)가 가공된 안경 렌즈(10)와 접한 상태에서, 안경 렌즈(10) 둘레를 따라 360도 회전하면서, 탐침부(32)와 안경 렌즈(10)의 접촉 부분의 위치를 검출함으로써, 안경 렌즈(10)의 3차원 형상 데이터를 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 탐침부(34)의 본체 일단이 안경 렌즈(10)의 가장 자리에 맞닿은 상태에서, 탐침부(32)를 안경 렌즈(10)의 둘레를 따라 360도 회전시키면서, 상기 탐침부(34)의 T축 위치 및 Ra축 위치를 검출한 다음, 상기 탐침부(34)의 방향을 180도 회전시키고, 탑침부(34)의 팁(Tip) 부분으로 안경 렌즈(10)의 높이를 감지하여, 안경 렌즈(10)의 Z축 위치를 검출할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 상기 탐침부(34)의 일단, 바람직하게는 탐침부(34)의 후면에 홈(도시하지 않음)을 형성하고, 안경 렌즈(10)의 가장 자리가 상기 홈에 걸려진 상태에서, 탐침부(32)를 안경 렌즈(10)의 둘레를 따라 360도 회전시키면서, 상기 탐침부(34)의 위치(T축 위치, Ra축 위치, Z축 위치)를 검출하여, 안경 렌즈(10)의 3차원 형상 데이터를 얻을 수 있다. 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 측정은, 안경 렌즈(10) 가공 시 부착된 어댑터(도 1의 렌즈 고정용 테이프(26), 렌즈 고정용 블록(28) 등)가 부착된 상태로 수행될 수 있다.
다음으로, 단계 S 10에서 얻은 안경 렌즈의 가공 형상 데이터(즉, 안경테 또는 패턴의 형상 데이터)와 단계 S 30에서 얻은 실제 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 비교하여, 차이값을 얻고, 얻어진 차이값에 따라, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정한다(S 40). 예를 들면, 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터(T축 위치, Ra축 위치, Z축 위치)와 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터(T축 위치, Ra축 위치, Z축 위치)를 비교하여, 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터 보다 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터가 작으면, 그 차이에 비례하여, 가공 크기를 증가시키도록 안경 렌즈 가공기를 보정하고, 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터 보다 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터가 크면, 그 차이에 비례하여, 가공 크기를 감소시키도록 안경 렌즈 가공기를 보정한다. 상기 프레임 리더(30)를 이용하여 검출된 안경 렌즈의 가공 형상 데이터 및 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터의 차이값은 제어부(도시하지 않음)에 의하여 자동으로 연산되고, 프레임 리더와 안경 렌즈 가공기의 통신 기능(데이터 전송)을 이용하여, 상기 차이값에 따라 안경 렌즈 가공기의 가공 오차 보정값(설정값)이 자동으로 갱신되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공기의 교정 방법은, 동일한 장비, 즉, 하나의 프레임 리더(30)로 (1) 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터 및 (2) 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터를 얻고, 이들을 비교하여 가공 오차를 판단하므로, (1) 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터 및 (2) 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터의 정확한 크기(절대값)를 알지 못하더라도, 상대적인 차이만으로, 안경 렌즈 가공기를 보정할 수 있다. 다만, 프레임 리더(30)가 (1) 안경테(12) 또는 패턴(14)의 형상 데이터 및 (2) 실제 가공된 안경 렌즈(10)의 형상 데이터를 얻는 과정이 동일한 조건에서 수행되어야 하고, 프레임 리더(30)와 안경 렌즈 가공기가 한 세트로 동기화되어 작동하여야 한다.
종래에는, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 교정하기 위하여, 프레임 리더와 렌즈 가공기를 각각 별도로 보정하였다. 즉, 프레임 리더를 보정하기 위해서서, 크기를 알고 있는 금속(metal) 재질의 안경테 형상을 프레임 리더로 읽고, 금속 재질의 안경테의 실제 크기와 프레임 리더의 측정값을 비교하여, 그 차이값으로 프레임 리더를 보정한다. 또한, 안경 렌즈 가공기의 경우에도, 특정 형상의 지그(jig)를 이용하여 대략적인 장비의 가공 크기를 측정하고, 실제 렌즈를 가공한 후, 목표하는 가공 치수와 실제 가공된 렌즈의 크기를 육안으로 비교하여, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정하였다. 이와 같은 프레임 리더의 측정 오차 보정과 안경 렌즈 가공기의 가공 오차 보정은 서로 독립적으로 수행된다. 예를 들어, 프레임 리더의 거리값 측정이 항상 +1.0 mm 크게 측정되면, 정확한(오차가 없는) 렌즈 가공기는 항상 1.0 mm 크게 렌즈를 가공할 것이며, 가공된 렌즈를 안경에 부착시킬 수 없게 된다. 반대로, 프레임 리더의 측정 오차가 없고, 렌즈 가공기의 가공 오차가 존재하는 경우에도 동일한 결과가 나타난다. 즉, 종래에는 측정 오차와 가공 오차가 독립적으로 발생하고 보정된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 동일한 프레임 리더를 이용하여 가공 목표값과 실제 가공값을 측정하고, 가공 목표값과 실제 가공값의 차이만으로 가공오차 (또는, 필요에 따라, 측정오차)를 보정하므로, 측정 오차는 보정할 필요가 없다. 또한, 측정 오차 및 가공 오차가 중첩되더라도, 가공 오차의 보정 만으로, 안경테에 맞는 안경 렌즈를 가공할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서는, 각각의 사이즈 오차를 상대적인 오차로 고려함으로써, 각각의 사이즈 오차를 상쇄시킬 수 있다.
한편, 난시축을 가지는 안경 렌즈의 경우, 프레임 리더의 T축(Theta 축)과 렌즈 가공기의 R축이 정확이 일치하여야, 가공된 안경 렌즈의 난시축 틀어짐을 방지할 수 있다. 그러나, 프레임 리더 및 안경 렌즈 가공기 각각에서 난시축을 정확히 일치시키기 어려우며, 결국 가공된 렌즈의 난시축은 2개 장비의 누적 오차를 가지게 된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 프레임 리더에서만 난시축을 정확히 맞추면, 렌즈 가공기에 의한 난시축 틀어짐은 결국 동기화되어 사라진다. 또한, 본 발명에 의하면, 별도의 지그를 사용하지 않고, 사용하는 안경테 만으로 안경 렌즈 가공기를 보정할 수 있다. 또한, 연질의 안경테를 이용하는 경우, 안경 렌즈를 약간 크게 가공하여야, 안경테에서 안경 렌즈가 빠지는 현상을 방지할 수 있으므로, 안경테의 크기 측정값과는 별도로 특정 재질에 대한 사이즈 보정값을 적용할 필요가 있다. 예를 들어, 연질 안경테의 경우, 안경테의 측정값보다 렌즈 가공 크기를 2~5% 증가시킬 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 연질의 안경테를 이용하는 경우에도, 재질에 따른 프레임 피팅 값을 간편하게 자동으로 고려 및 조정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 프레임 리더(30)를 이용하여 안경테 또는 안경테에 포함되어 있는 데모 렌즈의 형상을 검출하고, 프레임 리더와 안경 렌즈 가공기의 통신 기능(데이터 전송)을 이용하여, 안경 렌즈 가공기의 설정값을 자동으로 갱신할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 자동 렌즈 가공기와 함께 사용되는 프레임 리더(30)를 이용하여 렌즈 가공기의 교정(설정)을 자동으로 수행할 수 있고, 교정(설정)에 소요되는 렌즈 및 시간을 절감할 수 있으므로, 장비 조립 후, 정밀 설정 단계의 비용 및 시간을 절감시킬 수 있다. 또한, 기 설치된 장비의 부품 교체 또는 장비의 노후화에 따라 설정값이 변경될 경우(즉, 교정(calibration)이 필요할 경우), 사용자가 간편하게 장비를 조정함으로써, 장비의 유지 보수에 사용되는 인력 및 비용을 절감할 수 있다.

Claims (5)

  1. 안경 렌즈 가공기에 구비된 프레임 리더를 이용하여, 안경 렌즈의 가공 형상을 검출하는 단계;
    검출된 안경 렌즈의 가공 형상에 따라, 안경 렌즈 가공기를 이용하여 안경 렌즈를 가공하는 단계;
    안경 렌즈 가공기에 구비된 상기 프레임 리더를 이용하여, 가공된 안경 렌즈의 형상을 검출하는 단계; 및
    상기 안경 렌즈의 가공 형상 데이터와 상기 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터를 비교하여, 차이값을 얻고, 얻어진 차이값에 따라, 안경 렌즈 가공기의 가공 오차를 보정하는 단계를 포함하며,
    상기 안경 렌즈의 가공 형상 데이터와 상기 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터는 3차원 형상 데이터이고,
    상기 프레임 리더를 이용하여 검출된 안경 렌즈의 가공 형상 데이터 및 가공된 안경 렌즈의 형상 데이터의 차이값은 제어부에 의하여 자동으로 연산되고, 상기 차이값에 따라 안경 렌즈 가공기의 가공 오차 보정값이 자동으로 갱신되는 것인, 안경 렌즈 가공기의 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안경 렌즈의 가공 형상은 안경테의 형상 정보 또는 목적하는 안경테에 끼워질 수 있는 형상을 가지는 데모 렌즈의 형상 정보로부터 얻어지는 것인, 안경 렌즈 가공기의 교정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가공된 안경 렌즈의 형상은, 상기 프레임 리더의 탐침부가 가공된 안경 렌즈와 접한 상태에서, 안경 렌즈 둘레를 따라 360도 회전하면서, 탐침부와 안경 렌즈의 접촉 부분의 위치를 검출함으로써 얻어지는 것인, 안경 렌즈 가공기의 교정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탐침부의 본체 일단이 안경 렌즈의 가장 자리에 맞닿은 상태에서, 탐침부를 안경 렌즈 둘레를 따라 360도 회전시키면서, 상기 탐침부의 T축 위치 및 Ra축 위치를 검출한 다음, 상기 탐침부의 팁(Tip) 부분으로 안경 렌즈의 높이를 감지하여, 안경 렌즈의 Z축 위치를 검출하여, 상기 가공된 안경 렌즈의 3차원 형상 데이터를 얻는 것인, 안경 렌즈 가공기의 교정 방법.
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