KR102125392B1 - 구심식 가공기의 렌즈센터링방법, 렌즈가공방법 및 구심식 가공기 - Google Patents

Abstract

렌즈센터링방법에서는, 렌즈홀더(4)와 렌즈가공접시(8)의 사이에 렌즈(7)를 소정의 가압력으로 협지한 상태를 형성한다(스텝ST1∼3). 다음에 렌즈가공접시(8)를, 그 렌즈가공면(8a)의 중심(C(8a))과 구심(O(8a))을 지나는 회전축선(8A)을 중심으로 하여 느린 속도로 회전시키고, 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 스윙중심으로 하여 근소한 각도로 스윙시킨다. 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)의 구심으로 렌즈(7)의 제1렌즈구면(7a)의 구심이 유도되고, 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))에 제2렌즈구면(7b)의 구심이 유도된다(회전·스윙 공정ST4). 구심식 가공기에 장착한 렌즈를 정밀도 좋은 센터링 상태로 설정할 수 있다.

Description

구심식 가공기의 렌즈센터링방법, 렌즈가공방법 및 구심식 가공기{LENS-CENTERING METHOD FOR SPHERICAL CENTER-TYPE PROCESSING MACHINE, LENS-PROCESSING METHOD, AND SPHERICAL CENTER-TYPE PROCESSING MACHINE}

본 발명은, 구심식 가공기(球心式加工機)의 렌즈홀더(lens holder)와 렌즈가공접시 사이에 센터링(centering)된 상태에서의 정밀연삭(精密硏削) 혹은 연마(硏磨)의 대상인 렌즈(lens)를 장착하는 렌즈센터링방법(lens centering 方法), 당해 센터링 방법에 의하여 장착된 렌즈의 정밀연삭 혹은 연마의 가공(加工)을 실시하는 렌즈가공방법(lens 加工方法) 및 당해 렌즈가공방법을 사용한 구심식 가공기에 관한 것이다.

구심식 가공기는, 특허문헌1에 기재되어 있는 것과 같이 렌즈홀더에 지지된 구면렌즈(球面lens)의 렌즈구면(lens球面)을 렌즈가공접시(연마접시)에 소정의 가압력으로 가압하고, 이 상태에서 렌즈가공접시를 회전(回轉) 및 스윙(swing)시켜서 렌즈구면의 정밀연삭 혹은 연마(硏磨)를 한다. 렌즈구면에 정밀연삭 혹은 연마의 가공을 실시하는 경우에는, 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 센터링된 상태로 가공대상의 렌즈를 장착할 필요가 있다.

즉 렌즈홀더의 구면형상을 한 렌즈지지면(lens支持面)의 구심(球心)과 렌즈가공접시의 구면형상을 한 렌즈가공면(lens加工面)의 구심을 연결하는 직선상에, 렌즈의 양측 렌즈구면의 구심을 연결하는 직선을 일치시키는 센터링 상태로 렌즈를 장착할 필요가 있다. 또한 센터링 상태에서 렌즈를 가공할 수 있도록, 가공중에 렌즈의 가로 이동을 방지할 필요가 있다.

이 때문에, 렌즈홀더에는 그 렌즈지지면의 외주 가장자리를 둘러싸는 상태로 엣지 리시버(edge receiver)가 설치되어 있다. 렌즈지지면에 지지되는 렌즈는 그 렌즈의 원형외주단면(圓形外周端面)인 엣지(edge)가 엣지 리시버의 내주면(內周面)에 삽입되고, 엣지 리시버에 의하여 렌즈홀더에 센터링된 상태로 된다.

또한 가공대상의 렌즈로서는 엣지가 없는 렌즈도 있다. 엣지가 없는 렌즈를 가공하는 경우에는, 렌즈홀더의 렌즈지지면에 렌즈를 센터링된 상태로 부착하는 등의 작업이 필요하다.

일본국 특허 제5453459호 공보

여기에서, 정밀연삭 혹은 연마의 대상 렌즈의 엣지형상 즉 외주면형상은, 일반적으로 진원(眞圓)이 아니고 외경치수의 편차도 크다. 이 때문에 종래에 있어서는, 렌즈홀더의 엣지 리시버에 의하여 둘러싸여 있는 렌즈지지면에 외경치수의 편차가 있는 가공대상의 렌즈를 장착할 수 있도록, 엣지 리시버의 원형내주면(圓形內周面)의 내경치수를 가공대상 렌즈의 엣지 외경치수에 비교해서 약간 크게 하고 있다. 따라서 렌즈를 렌즈홀더에 지지시킨 상태에 있어서는, 렌즈의 엣지와 엣지 리시버의 사이에는 미소(微小)한 간극(間隙)이 생기는 경우가 있다.

간극이 생기는 경우에는, 렌즈홀더에 렌즈를 장착한 상태에 있어서 렌즈홀더의 렌즈지지면 구심과 당해 렌즈지지면에 접촉하는 렌즈의 렌즈구면의 구심의 사이에 근소한 차이가 발생할 우려가 있다. 이러한 구심의 차이가 발생하면, 가공공정(加工工程)(정밀연삭공정, 연마공정)에 있어서 렌즈는 편심회전(偏心回轉)하면서 렌즈가공접시의 렌즈가공면에 가압되며 가공이 이루어져서, 가공측의 렌즈구면이 진구(眞球)로 되지 않는다.

또한 일방의 렌즈구면 가공 시와 타방의 렌즈구면 가공 시에서는, 렌즈의 외주면과 엣지 리시버의 내주면의 간섭상태가 변화될 우려가 있다. 이 경우에는 가공 후의 양측 렌즈구면의 중심축선(렌즈 광축(lens 光軸))의 차이가 발생될 우려가 있다.

이와 같이 엣지 리시버가 부착된 렌즈홀더를 구비한 구심식 가공기를 사용해서 렌즈구면을 정밀연삭가공 혹은 연마가공하는 경우에는, 렌즈구면의 가공정밀도(加工精密度)가 저하할 우려가 있다.

한편 엣지가 없는 렌즈의 렌즈구면 가공에 있어서는, 렌즈홀더에 센터링된 상태로 렌즈를 정확하게 부착하는 여분의 공정이 필요하다. 렌즈가공의 작업효율을 개선하기 위해서는, 이러한 공정을 생략할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 과제는, 이러한 점에 비추어서 엣지 리시버를 사용하지 않고, 혹은 렌즈를 렌즈홀더에 부착하는 작업을 필요로 하지 않고, 정확하게 센터링된 상태로 가공대상의 렌즈를 렌즈홀더와 렌즈가공접시 사이에 장착할 수 있는 구심식 가공기의 렌즈센터링방법을 제안하는 것에 있다. 또한 당해 렌즈센터링방법에 의하여 센터링된 렌즈에 정밀연삭가공 혹은 연마가공을 하는 렌즈가공방법을 제안하는 것에 있다. 그리고 또한 당해 렌즈가공방법을 사용해서 렌즈의 렌즈구면을 정밀도 좋게 정밀연삭가공 혹은 연마가공할 수 있는 구심식 가공기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 렌즈의 렌즈구면에 정밀연삭가공 혹은 연마가공을 실시하기 위하여, 구심식 가공기의 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 상기 렌즈를 센터링된 상태로 장착하는 센터링 방법으로서,

상기 렌즈홀더에 상기 렌즈를 진공흡착(眞空吸着)시키는 렌즈흡착 공정(lens吸着工程)과,

상기 렌즈의 상기 렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시에 있어서의 상기 렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈가공면에 대하여 소정의 가압력으로 가압하는 렌즈가압 공정(lens加壓工程)과,

상기 렌즈의 흡착을 해제하는 렌즈흡착해제 공정(lens吸着解除工程)과,

상기 가압력으로 상기 렌즈가 가압되어 있는 상기 렌즈가공접시를 상기 렌즈가공면의 중심과 당해 렌즈가공면에 있어서의 상기 렌즈홀더의 중심축선 상에 위치하는 구심을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 소정의 회전속도로 회전시키고, 상기 구심을 스윙중심으로 하여 소정의 방향으로 소정의 스윙각도로 스윙시킴으로써, 상기 렌즈가공면의 구심에 상기 렌즈구면의 구심을 유도하는 회전·스윙 공정을

포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명은, 일방의 면에 제1렌즈구면(第一lense球面)이 형성되고 타방의 면에 제2렌즈구면(第二lense球面)이 형성된 렌즈에 있어서의 상기 제2렌즈구면에 정밀연삭가공 혹은 연마가공을 실시하기 위하여, 구심식 가공기의 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 상기 렌즈를 센터링된 상태로 장착하는 센터링 방법으로서,

상기 렌즈홀더에 있어서의 상기 제1렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈지지면에 상기 렌즈의 상기 제1렌즈구면을 진공흡착시키는 렌즈흡착 공정과,

상기 렌즈지지면에 흡착한 상기 렌즈의 상기 제2렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시에 있어서의 상기 제2렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈가공면에 대하여 소정의 가압력으로 가압하는 렌즈가압 공정과,

상기 렌즈지지면에 대한 상기 렌즈의 흡착을 해제하는 렌즈흡착해제 공정과,

상기 가압력으로 상기 렌즈가 가압되어 있는 상기 렌즈가공접시를 상기 렌즈가공면의 중심 및 당해 렌즈가공면의 구심을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 소정의 회전속도로 회전시키고, 상기 렌즈가공면의 구심을 스윙중심으로 하여 소정의 방향으로 소정의 스윙각도로 스윙시킴으로써, 상기 렌즈지지면의 구심에 상기 제1렌즈구면의 구심을 유도하고 또한 상기 렌즈가공면의 구심에 상기 제2렌즈구면의 구심을 유도하는 회전·스윙 공정을

포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

구심식 가공기에 있어서는, 렌즈홀더와 렌즈가공접시가 가공대상의 렌즈를 협지하고, 위치가 결정된 상태로 서로 대향하도록 배치된다. 즉 렌즈홀더의 중심축선상(렌즈지지면의 중심 및 구심을 지나는 직선상)에 렌즈가공접시의 렌즈가공면의 구심이 위치하고, 당해 구심을 스윙중심으로 하여 렌즈가공접시가 스윙한다. 본 발명의 센터링 방법에서는, 이렇게 위치가 결정되는 렌즈홀더의 렌즈지지면과 렌즈가공접시의 렌즈가공면에 착안하여, 이들의 구면형상을 이용하여 렌즈지지면의 구심과 렌즈가공면의 구심을 연결하는 직선상에 가공대상의 렌즈의 양측의 렌즈구면의 구심을 연결하는 직선이 일치하는 센터링 상태를 형성하고 있다.

즉 위치가 결정된 렌즈지지면과 렌즈가공면과의 사이에 소정의 가압력으로 가공대상의 렌즈를 협지하고, 이 상태에서 소정의 회전속도로 렌즈가공접시를 회전시킴과 아울러, 소정의 스윙각도로 렌즈가공접시를 스윙시키는 회전·스윙 공정을 실시한다. 이들의 회전 및 스윙에 따르는 슬라이딩에 의하여 렌즈지지면과 렌즈가공면의 사이에 이동 가능한 상태로 끼워져 있는 렌즈는, 역학적으로 가장 안정된 위치에 자동적으로 이동한다.

바꾸어 말하면, 렌즈의 렌즈홀더측의 면이 평면인 경우에는 렌즈가공접시 측의 렌즈구면은, 그 구심이 렌즈가공면에 의하여 당해 렌즈가공면의 구심을 향하는 방향으로 유도되어 센터링 상태가 형성된다. 쌍방이 렌즈구면으로 되어 있는 렌즈의 경우에는, 당해 렌즈의 제1렌즈구면은 그 구심이 렌즈지지면에 의하여 당해 렌즈지지면의 구심을 향하는 방향으로 유도되며, 제2렌즈구면은 그 구심이 렌즈가공면에 의하여 당해 렌즈가공면의 구심을 향하는 방향으로 유도된다. 이 결과 렌즈지지면의 구심과 렌즈가공면의 구심을 연결하는 직선상에 가공대상의 렌즈의 양측의 렌즈구면의 구심을 연결하는 직선이 일치하는 센터링 상태가 형성된다.

여기에서 렌즈가 자동적으로 센터링 위치에 신속하게 이동할 수 있게 하기 위하여는, 상기 회전·스윙 공정에 있어서 상기 가압력은 상기 렌즈의 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)의 정밀연삭가공 시 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 가압력보다도 작고, 상기 회전속도는 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)의 정밀연삭가공 시 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 회전속도보다 느리고, 상기 스윙각도는 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)의 정밀연삭가공 시 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 스윙각도보다 작은 것이 바람직하다.

특히 상기 가압력은 상기 가공용 가압력의 1/5∼1/2이며, 상기 회전속도는 100rpm∼500rpm이며, 상기 스윙각도는 상기 중심축선으로부터 상기 렌즈구면의 개각(開角)의 1/30∼1/10인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 엣지 리시버를 구비한 렌즈홀더를 사용하여 렌즈의 센터링을 할 필요가 없으므로, 렌즈홀더에 대해서는 엣지 리시버가 없는 렌즈홀더를 사용할 수 있다. 즉 렌즈지지면의 외주 가장자리에 렌즈의 엣지(외주단면)에 접촉이 가능한 원환상(圓環狀)의 돌출부(突出部)가 갖춰지지 않는 렌즈홀더를 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 엣지가 없은 형상의 렌즈를 렌즈홀더의 렌즈지지면에 센터링 상태로 부착하는 작업이 필요없이, 센터링된 상태로 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 장착할 수 있다. 이 경우에는 렌즈홀더의 외경치수를 가공대상의 렌즈의 외경치수보다 작게 하면, 엣지가 없는 형상의 렌즈의 센터링도 엣지가 있는 렌즈와 동일하게 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 구심식 가공기를 사용한 렌즈가공방법은,

상기의 렌즈센터링방법에 의하여 상기 렌즈지지면과 상기 렌즈가공접시의 사이에 상기 렌즈를 장착하는 렌즈센터링 공정과,

센터링된 상기 렌즈를 상기 렌즈지지면에 진공흡착시켜서 지지하는 렌즈지지 공정과,

상기 렌즈지지면에 흡착한 상기 렌즈의 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)을 상기 렌즈가공면에 대하여 가공용 가압력으로 가압하고, 이 상태에서 상기 렌즈가공접시를 소정의 가공용 회전속도로 상기 회전축선을 중심으로 하여 회전시키고 또한 상기 가공면의 구심을 중심으로 하여 소정의 가공용 스윙각도로 스윙시켜, 상기 렌즈의 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)에 가공을 실시하는 렌즈가공 공정을

포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 렌즈가공방법의 렌즈가공 공정에서는, 정밀도 좋게 센터링된 상태로 렌즈가 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 장착되고, 렌즈는 진공흡착에 의하여 센터링 위치에 지지된다. 따라서 렌즈구면을 정밀도 좋게 진구로 가공할 수 있다.

여기에서, 상기 렌즈지지 공정에서는 상기 렌즈의 형상에 따라 상기 렌즈를 상기 렌즈지지면에 지지시키는 진공흡착압력을 조정하고, 상기 가공 공정에서는 상기 렌즈구면(상기 제2렌즈구면)에 대한 가공의 진행에 따라 상기 진공흡착압력을 조정하는 것이 바람직하다. 진공흡착압력을 조정함으로써 렌즈지지면에 흡착되는 렌즈의 변형을 억제할 수 있다. 이에 따라 렌즈구면(제2렌즈구면)을 진구가 되도록 정밀도 좋게 가공할 수 있다.

다음에 본 발명의 구심식 가공기는,

렌즈지지면을 구비한 렌즈홀더와,

상기 렌즈지지면과 대향 가능한 렌즈가공면을 구비한 렌즈가공접시와,

상기 렌즈홀더를, 상기 렌즈가공접시에 대하여 당해 렌즈홀더의 중심축선을 따른 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동기구와,

상기 렌즈홀더의 렌즈지지면에 가공대상의 렌즈를 진공흡착시키는 진공흡착기구와,

상기 렌즈가공접시를, 상기 렌즈가공면의 중심 및 당해 렌즈가공면의 구심을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 회전시키는 회전기구와,

상기 렌즈가공접시를, 상기 중심축선상에 위치하는 상기 구심을 스윙중심으로 하여 스윙시키는 스윙기구와,

상기 이동기구, 진공흡착기구, 상기 회전기구 및 상기 스윙기구를 구동제어하는 컨트롤러를

구비하고,

상기 컨트롤러는, 상기의 렌즈가공방법에 의하여 가공대상의 렌즈의 센터링 동작, 상기 렌즈를 상기 렌즈홀더에 지지하는 동작 및 상기 렌즈의 가공 동작을 실시하는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서, 상기 렌즈홀더로서 엣지 리시버가 없는 렌즈홀더를 사용할 수 있다. 이 경우에는 상기 렌즈지지면의 외경치수를 가공대상의 렌즈의 외경치수보다 작게 하면 좋다.

도1은, 본 발명의 방법에 의하여 렌즈구면의 가공을 하는 구심식 렌즈가공기의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도2는, 도1의 구심식 렌즈가공기의 가공동작을 나타내는 개략의 플로우차트이다.
도3은, 엣지가 없는 렌즈소재를 가공하는 구심식 렌즈가공기의 예를 나타내는 부분 구성도이다.
도4는, 본 발명의 적용례를 나타내는 설명도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 구심식 렌즈가공기(球芯式 lens加工機)의 실시예에 관하여 설명한다.

(구심식 렌즈가공기)

도1은 본 발명의 실시형태에 관한 구심식 렌즈가공기를 나타내는 개략적인 구성도이다. 구심식 렌즈가공기(1)는 상측유닛(上側unit)(2) 및 하측유닛(下側unit)(3)을 구비하고 있다. 상측유닛(2)은, 하측유닛(3)에 대하여 유닛중심축선(2a)을 따라 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 상대적인 이동이 가능하고, 상상선(想像線)으로 나타내는 이동기구(2A)(승강기구)에 의하여 승강된다. 상측유닛(2)은 하측을 향한 상태의 렌즈홀더(lens holder)(4)를 구비하고 있다. 렌즈홀더(4)는 렌즈가압축(lens加壓軸)(5)의 하단에 부착되어 있어, 가압실린더(加壓cylinder)(6)에 의하여 하측을 향하여 유닛중심축선(2a)을 따라 가압 가능하게 되어 있다.

렌즈홀더(4)는, 엣지 리시버(edge receiver)가 없는 렌즈홀더로서, 하방을 향하는 렌즈지지면(4a)의 외주 가장자리로부터 원환상으로 돌출한 엣지 리시버를 구비하고 있지 않다. 렌즈지지면(4a)은 오목의 구면형상을 하고 있고, 그 구심(O(4a))은 유닛중심축선(2a) 상에 위치하고 있다. 렌즈지지면(4a)에는 가공대상(加工對象)(정밀연삭대상(精密硏削對象) 혹은 연마대상(硏磨對象))의 렌즈소재(lens素材)(7)(이하, 간단하게 「렌즈(7)」이라고 부른다)를 지지할 수 있다.

또 가공대상의 렌즈(7)는, 프레스 성형품으로 이루어진 렌즈소재, 혹은 원형 막대모양의 렌즈소재를 잘라서 얻어진 원기둥 모양의 렌즈소재에 대하여 조연삭가공(粗硏削加工)을 실시하여, 이것에 의하여 얻어진 조연삭 렌즈의 소재이다. 렌즈(7)는 그 양면에 조연삭에 의하여 얻어진 대략의 구면형상을 한 제1렌즈구면(第一lense球面)(7a) 및 제2렌즈구면(第二lense球面)(7b)이 형성되고, 그 외주부분에는 일정폭의 엣지(7c)(원형외주단면(圓形外周端面))가 형성되어 있다.

하측유닛(3)은 위를 향한 상태의 렌즈가공접시(접시형 숫돌)(8)를 구비하고 있고, 이 렌즈가공접시(8)에는 다이아몬드 연마입자(硏磨粒子)를 구비한 오목한 구면형상의 렌즈가공면(lens加工面)(숫돌면)(8a)이 형성되어 있다. 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))은 유닛중심축선(2a) 상에 위치하고 있다. 이 렌즈가공면(8a)에, 상측유닛(2) 측에 지지되는 렌즈(7)의 피연삭면(被硏削面)인 제2렌즈구면(7b)이 가압된다.

렌즈가공접시(8)는 스핀들축(spindle軸)(9)의 상단에 동축상태(同軸狀態)로 고정되어 있다. 스핀들축(9)은 스핀들모터(spindle motor)(10)에 의하여 그 중심축선(中心軸線)(9a)을 중심으로 하여 회전구동된다. 또한 렌즈가공접시(8) 및 그 회전기구(回轉機構)(스핀들축(9), 스핀들모터(10))는 상상선(想像線)으로 나타내는 스윙기구(swing機構)(11)에 의하여 지지되어 있다. 스윙기구(11)는 렌즈가공접시(8)를, 유닛중심축선(2a) 상에 위치하는 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 스윙중심으로 하여 설정된 스윙방향으로 가공용 스윙각도(θ)와 가공반경(R)으로 스윙시키는 것이 가능하게 된다.

여기에서, 상측유닛(2)의 가압실린더(6)에 의한 가압력(加壓力)은 레귤레이터(regulator)(12)에 의하여 조정이 가능하게 되어 있다. 본 예에서는, 적어도 센터링용의 가압력 및 이보다 큰 가공용 가압력으로 바꾸는 것이 가능하다. 레귤레이터(12)에 의하여 압력이 설정되는 작동유체(作動流體)는 가압실린더(6)로 공급된다.

또한 렌즈가압축(5)에는 동축(同軸)으로 진공흡인구멍(13)이 형성되어 있고, 이 진공흡인구멍(13)의 하단은 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)의 중심으로 개구(開口)하고 있다. 진공흡인구멍(13)의 상단은 진공 레귤레이터(14)를 통하여 진공원(眞空源)(15)에 연결되어 있다. 진공흡인구멍(13) 및 진공 레귤레이터(14)에 의하여 렌즈의 진공흡인기구(眞空吸引機構)가 구성되고, 진공 레귤레이터(14)에 의하여 조정된 진공흡인력(眞空吸引力)에 의하여 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)에 렌즈소재(7)를 진공흡착시켜 지지할 수 있다.

다음에 컨트롤러(16)는 각 부의 구동제어를 하는 것으로서 레귤레이터(12)를 통하여 가압력을 조정하고, 진공 레귤레이터(14)를 통하여 진공흡착력을 조정한다. 또한 스핀들모터(10)에 의한 렌즈가공접시(8)의 회전속도 및 스윙기구(11)에 의한 렌즈가공접시(8)의 스윙각도를 제어한다. 또한 도면에 나타내지 않은 길이측정기 등의 측정기기를 사용해서 렌즈소재(7)의 가공량(加工量)(정밀연삭가공량 혹은 연마가공량)을 감시하여, 이 가공량에 따라 레귤레이터(12)를 통한 가압실린더(6)에 의한 가압력, 렌즈홀더(4)에 대한 렌즈소재(7)의 진공흡착력을 제어한다.

(센터링·가공동작)

도2는 구심식 렌즈가공기(1)를 사용한 구면 렌즈의 센터링·가공동작을 나타내는 개략적인 플로우차트이다. 도1, 도2를 참조해서 설명하면, 우선 상측유닛(2)과 하측유닛(3)은 동축상태로 위치가 결정되고, 상측유닛(2)은 도1에 실선으로 나타나 있는 위치보다 상방으로 대피한 위치에 있는 것으로 한다. 이 상태에서, 예를 들면 도면에 나타내지 않은 로봇핸드(robot hand) 등의 반송기구를 사용하여 가공대상의 렌즈(7)를 렌즈홀더(4)의 바로 아래로 반송하고, 렌즈(7)를 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)에 소정의 진공흡착력으로 흡착한다(렌즈흡착 공정(ST1)). 여기에서 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)은, 조연삭(粗硏削) 후의 렌즈(7)의 제1렌즈구면(7a)에 대응하는 구면형상을 하고 있다.

렌즈(7)를 렌즈홀더(4)에 흡착지지한 후에는, 이동기구(승강기구)(2A)에 의하여 상측유닛(2)을 강하시킴으로써, 렌즈지지면(4a)에 흡착한 렌즈(7)를 바로 아래 위치에 대기하고 있는 렌즈가공접시(8)를 향해서 강하시키고, 렌즈(7)의 제2렌즈구면(7b)을 이것에 대응하는 구면형상의 렌즈가공면(8a)에 가압하여, 렌즈가공접시(8)와 렌즈홀더(4)의 사이에 렌즈(7)를 파지한다. 그리고 가압실린더(6)에 의하여 소정의 가압력으로, 렌즈홀더(4)가 렌즈(7)를 렌즈가공접시(8)에 가압한 가압상태를 형성한다(렌즈가압 공정(ST2)). 이에 따라 도1에 나타내는 상태가 형성된다.

렌즈(7)의 가압상태를 형성한 후에는, 렌즈지지면(4a)에 대한 렌즈(7)의 흡착을 일단 해제한다(렌즈흡착해제 공정(ST3)).

그런 뒤에, 소정의 가압상태를 유지한 채로 스핀들모터(10)에 의하여 렌즈가공접시(8)를 소정의 회전속도로 회전시킨다. 렌즈가공접시(8)는, 렌즈가공면(8a)의 중심(C(8a)) 및 당해 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 지나는 회전축선(8A)을 중심으로 하여 소정의 회전속도로 회전된다. 동시에 스윙기구(11)를 구동하여 렌즈가공접시(8)를, 그 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 스윙중심으로 하여 소정의 방향으로 소정의 스윙각도로 스윙시킨다(회전·스윙 공정(ST4)).

이에 따라 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a) 구심(O(4a))으로 렌즈(7)의 제1렌즈구면(7a) 구심을 유도할 수 있다. 동시에 렌즈가공접시(8)의 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))으로 제2렌즈구면(7b)의 구심을 유도할 수 있다.

여기에서 가압실린더(6)에 의한 가압력은, 렌즈(7)의 제2렌즈구면(7b) 가공 시에 있어서의 가공용 가압력보다 작은 압력으로 설정되어 있다. 가압력은 가공용 가압력의 1/5∼1/2의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한 렌즈가공접시(8)의 회전속도는, 제2렌즈구면(7b) 가공 시에 있어서의 가공용 회전속도보다 느린 속도로 설정되어 있다. 회전속도는 100rpm∼50rpm의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한 렌즈가공접시(8)의 스윙각도는, 제2렌즈구면(7b) 가공 시에 있어서의 가공용 스윙각도보다 작은 각도로 설정되어 있다. 스윙각도는, 유닛중심축선(2a)으로부터 제2렌즈구면(7b)의 개각(開角)의 1/30∼1/10의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

렌즈(7)는, 렌즈홀더와 렌즈가공접시(8)의 사이에서 진공흡착상태가 해제되어 작은 가압력으로 지지되어 있다. 따라서 렌즈(7)는, 렌즈가공접시(8)의 느린 회전 및 미소한 스윙에 따라 미소이동(微小移動)(회전 및 스윙)이 가능하다. 렌즈가공접시(8)의 회전 및 스윙에 따라 미소이동하는 렌즈(7)는, 그 제1렌즈구면(7a)이 대응하는 구면형상의 렌즈지지면(4a)을 따라 미소하게 슬라이딩하고, 그 제2렌즈구면(7b)이 대응하는 구면형상의 렌즈가공면(8a)을 따라 미소하게 슬라이딩한다. 이 결과 렌즈소재(7)는, 미소한 슬라이딩을 반복하면서 렌즈지지면(4a), 렌즈가공면(8a)을 따라 역학적으로 안정된 위치로 유도된다. 즉 렌즈지지면(4a)의 구심(O(4a))과 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 연결하는 직선상에, 가공대상의 렌즈(7)의 양측의 렌즈구면(7a, 7b)의 구심을 연결하는 직선과 일치하는 센터링 상태가 형성된다.

렌즈소재(7) 센터링 동작(공정(ST1~ST4))의 센터링 공정이 종료한 후에는, 회전 및 스윙을 계속한 채로 다시 렌즈(7)를 렌즈홀더(4)의 렌즈지지면(4a)에 진공흡착시켜서 지지한다(렌즈지지 공정(ST5)).

다음에, 가압실린더(6)에 의한 가압력을 높게 하여 흡착한 렌즈(7)를 센터링시의 가압력보다 큰 가공용 가압력으로 렌즈가공접시(8)에 가압한 상태를 형성한다. 또한 이 상태에서 렌즈가공접시(8)의 회전속도를 올려서 가공용 회전속도로 렌즈가공접시(8)를 회전시킴과 아울러, 렌즈가공면(8a)의 구심(O(8a))을 중심으로 하여 센터링시의 스윙각보다 큰 가공용 스윙각도로 렌즈가공접시(8)를 스윙시킨다. 이에 따라 렌즈가공접시(8)의 렌즈가공면(8a)으로 가압되고 있는 제2렌즈구면(7b)에 가공(정밀연삭가공 혹은 연마가공)이 실시된다(렌즈가공 공정(ST6)).

여기에서 렌즈지지 공정(ST5) 및 렌즈가공 공정(ST6)에 있어서의 렌즈(7)의 진공흡착력은, 가공대상의 렌즈(7)의 형상, 특히 두께 치수에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 진공흡착력을 적절하게 설정함으로써, 렌즈(7)의 휘어짐 등의 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 렌즈가공 공정(ST6)에 있어서는, 가공되고 있는 렌즈소재(7)의 가공량(정밀연삭량 혹은 연마량)이 컨트롤러(16)에 의하여 관리되고 있고, 가공량에 따라 컨트롤러(16)는 진공흡착력을 조정하고 있다. 예를 들면 가공이 진행되면서 렌즈두께가 감소됨에 따라 진공흡착력을 서서히 감소함으로써, 진공흡착력에 의하여 렌즈(7)의 휘어짐 등의 변형이 발생하는 것을 방지 혹은 억제할 수 있다. 이에 따라 정밀도 좋은 구면가공을 할 수 있다.

(엣지가 없는 렌즈의 가공)

상기의 예는, 구심식 렌즈가공기(1)에 의하여 엣지가 있는 렌즈(7)를 가공하는 경우이다. 본 발명은 엣지가 없는 렌즈의 가공에도 동일하게 적용이 가능하다.

도3은 구심식 렌즈가공기를 사용해서 엣지가 없는 렌즈(107)를 가공할 경우를 나타내는 부분구성도이다. 구심식 렌즈가공기(1A)는, 그 렌즈홀더(104)의 형상이 다른 점 이외는 상기의 구심식 렌즈가공기(1)와 동일한 구성이다. 따라서 도3에 있어서는, 도1의 각 부에 대응하는 부위에 동일한 부호가 붙어 있어 이들의 부위의 설명은 생략한다.

본 예(例)의 경우, 렌즈(107)의 제1렌즈구면(107a)과 제2렌즈구면(107b)의 외주 가장자리가 서로 일치하는 단면형상으로 되어 있다. 또한 렌즈홀더(104)의 렌즈지지면(104a)은, 그 외경치수(L(104))가 가공대상의 렌즈(107)의 외경치수(L(107))보다 한결 작다. 이 형상의 렌즈홀더(104)를 사용하여 엣지가 없는 렌즈(107)를, 엣지가 있는 렌즈(7)의 경우와 마찬가지로 가공할 수 있다.

(실시형태의 작용효과)

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에서는, 가공 초기에 있어서 렌즈가공접시(8)를 천천히 회전시키는 동시에 약간 스윙시키도록 하고 있다. 이에 따라 렌즈홀더(4)의 측의 제1렌즈구면(7a)의 구심은 렌즈홀더(4)의 구심(O(4a))에 위치하고, 렌즈가공접시(8)의 측의 제2렌즈구면(7b)의 구심은 렌즈가공접시(8)의 구심(O(8a))에 위치하면서, 이들의 구심이 일직선상에 위치하는 상태(렌즈의 센터링 상태)가 형성된다.

가공 중에 있어서는, 렌즈홀더(4)에 렌즈(7)를 진공흡착시킴으로써 가공중의 렌즈(7)의 가로 이동이 없어, 렌즈(7)는 센터링 상태가 유지된 채로 가공된다. 또한 가공 중에 진공흡착력을 변화시킴으로써 렌즈(7)의 변형을 방지 혹은 억제하고 있다. 따라서 렌즈구면(7b)을 정밀도 좋게 진구면으로 가공할 수 있다.

이 결과, 가공후의 렌즈(7) 양측의 렌즈구면이 정밀도 좋게 진구로 가공되고, 또한 그들의 구심이 일직선상에 위치하는 상태가 된다. 따라서 정밀도 좋은 렌즈구면을 가공할 수 있다.

또한 엣지 리시버가 있는 렌즈홀더를 사용해서 렌즈(7)의 센터링을 할 필요가 없기 때문에, 가공대상의 렌즈보다도 작은 외경치수의 렌즈홀더를 사용할 수 있다.

또한 엣지가 없는 렌즈를 가공하기 위하여, 렌즈를 렌즈홀더에 부착할 필요가 없이 진공흡착에 의하여 렌즈홀더에 지지해서 센터링 및 가공을 할 수 있다. 따라서 엣지가 없는 렌즈를 종래에 비하여 효율적으로, 게다가 정밀도도 좋게 가공할 수 있다.

(기타의 실시형태)

상기의 실시형태에 있어서의 가공대상의 렌즈(7)는, 양측에 렌즈구면(7a, 7b)이 형성된 구면 렌즈다. 가공대상의 렌즈(7)로서는 각종 형상의 것이 있다. 예를 들면 도4(a), (b), (c), (d)에 나타나 있는 바와 같이 일방이 볼록구면이고 타방이 오목구면인 렌즈(7A), 쌍방이 오목구면인 렌즈(7B), 일방이 볼록구면이고 타방이 평면인 렌즈(7C), 일방이 오목구면이고 타방이 평면인 렌즈(7D)가 있다. 가공대상의 렌즈(7)의 렌즈면 형상에 따라 렌즈홀더(4A), (4B), (4C), (4D) 및 렌즈가공접시(8A), (8B), (8C), (8D)가 사용된다. 본 발명은 이러한 각종 형상의 렌즈의 센터링 동작에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

상기의 실시형태에 있어서의 센터링 공정에 대하여, 렌즈구면의 곡률이 작아 평면에 가까운 렌즈면 형상의 경우 등에 있어서는, 렌즈가공접시를 회전, 스윙시켜도 렌즈가 용이하게 이동하지 않는 경우가 있다. 이 경우에는 렌즈의 이동을 쉽게 하기 위하여, 렌즈가공접시의 렌즈가공면에 접촉하는 렌즈면에 수막을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면 렌즈를 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 협지한 상태에 있어서, 렌즈가공접시의 렌즈가공면의 중심 부근으로부터 쿨란트액(coolant液)(연삭액)을 토출한다. 이에 따라 렌즈가공면에 접촉하는 렌즈면에 액막이 형성되면서 렌즈의 이동이 용이하게 되어, 렌즈의 센터링 동작이 확실하게 이루어진다.

또한 센터링 공정의 시간단축 등의 센터링 효과를 높이는 방법으로서, 렌즈홀더의 측으로부터 단속적(斷續的)으로 에어를 토출시키는 것도 좋다. 예를 들면 렌즈를, 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에 협지한 상태에 있어서 렌즈홀더의 렌즈지지면의 중심에 개구하고 있는 진공흡착용의 구멍으로부터 단속적으로 에어를 토출시키면서, 렌즈가공접시의 회전 및 스윙을 하여, 렌즈의 센터링을 한다.

또한 렌즈면에 수막을 형성하고 또한 단속적으로 에어를 토출시키면서, 렌즈의 센터링 동작을 할 수도 있다. 이렇게 하면 단시간에 효율적으로 렌즈의 센터링을 할 수 있다.

Claims (10)

1. 일방의 면에 제1렌즈구면(第一lense球面)이 형성되고, 타방의 면에 제2렌즈구면(第二lense球面)이 형성된 렌즈에 있어서의 상기 제2렌즈구면에 정밀연삭가공(精密硏削加工) 혹은 연마가공(硏磨加工)을 실시하기 위하여, 구심식 가공기(球心式加工機)의 렌즈홀더(lens holder)와 렌즈가공접시의 사이에, 상기 렌즈를 센터링(centering)된 상태로 장착하는 센터링 방법으로서,
   상기 렌즈홀더에 있어서의 상기 제1렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈지지면에, 상기 렌즈의 상기 제1렌즈구면을 진공흡착(眞空吸着)시키는 렌즈흡착 공정(lens吸着工程)과,
   상기 렌즈지지면에 흡착한 상기 렌즈의 상기 제2렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시에 있어서의 상기 제2렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈가공면(lens加工面)에 대하여 소정의 가압력(加壓力)으로 가압하는 렌즈가압 공정(lens加壓工程)과,
   상기 렌즈지지면에 대한 상기 렌즈의 흡착을 해제하는 렌즈흡착해제 공정(lens吸着解除工程)과,
   상기 가압력으로 상기 렌즈가 가압되어 있는 상기 렌즈가공접시를, 상기 렌즈가공면의 중심과 상기 렌즈가공면에 있어서의 상기 렌즈홀더의 중심축선(中心軸線) 상에 위치하는 구심(球心)을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 소정의 회전속도로 회전시키고, 상기 렌즈가공면의 상기 구심을 스윙중심(swing中心)으로 하여 소정의 방향으로 소정의 스윙각도(swing角度)로 스윙시킴으로써, 상기 렌즈지지면의 구심에 상기 제1렌즈구면의 구심을 유도함과 아울러, 상기 렌즈가공면의 상기 구심에 상기 제2렌즈구면의 구심을 유도하는 회전·스윙 공정을
   포함하는 것을 특징으로 하는 구심식 가공기의 렌즈센터링방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전·스윙 공정에 있어서, 상기 가압력은 상기 렌즈의 상기 제2렌즈구면의 정밀연삭가공 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 가압력보다 작고, 상기 회전속도는 상기 제2렌즈구면의 정밀연삭가공 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 회전속도보다 느리고, 상기 스윙각도는 상기 제2렌즈구면의 정밀연삭가공 혹은 연마가공 시에 있어서의 가공용 스윙각도보다 작은
   구심식 가공기의 렌즈센터링방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가압력은 상기 가공용 가압력의 1/5∼1/2이며,
   상기 회전속도는 100rpm∼500rpm이며,
   상기 스윙각도는, 상기 중심축선으로부터 상기 제2렌즈구면의 개각(開角)의 1/30∼1/10인
   구심식 가공기의 렌즈센터링방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈홀더는 엣지 리시버(edge receiver)가 없는 렌즈홀더인
   구심식 가공기의 렌즈센터링방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 렌즈는 엣지가 없는 형상의 렌즈이며,
   상기 렌즈홀더의 외경치수는, 상기 렌즈의 외경치수보다 작은
   구심식 가공기의 렌즈센터링방법.
   
6. 제1항의 렌즈센터링방법에 의하여, 상기 렌즈홀더와 상기 렌즈가공접시의 사이에 상기 렌즈를 장착하는 렌즈센터링 공정과,
   센터링된 상기 렌즈를 상기 렌즈홀더에 진공흡착시켜 지지하는 렌즈지지 공정과,
   상기 렌즈의 상기 제2렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시의 상기 렌즈가공면에 대하여 소정의 가공용 가압력으로 가압하고, 이 상태에서 상기 렌즈가공접시를, 소정의 가공용 회전속도로 상기 회전축선을 중심으로 하여 회전시킴과 아울러, 상기 렌즈가공면의 구심을 중심으로 하여 소정의 가공용 스윙각도로 스윙시키는 렌즈가공 공정을
   포함하는 것을 특징으로 하는 구심식 가공기를 사용한 렌즈가공방법.
   
7. 렌즈의 렌즈구면에 정밀연삭가공 혹은 연마가공을 실시하기 위하여, 구심식 가공기의 렌즈홀더와 렌즈가공접시의 사이에, 상기 렌즈를 센터링된 상태로 장착하는 센터링 공정과,
   센터링된 상기 렌즈를 상기 렌즈홀더에 진공흡착시켜 지지하는 렌즈지지 공정과,
   상기 렌즈의 상기 렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시의 상기 렌즈가공면에 대하여 소정의 가공용 가압력으로 가압하고, 이 상태에서 상기 렌즈가공접시를, 소정의 가공용 회전속도로 상기 렌즈가공면의 구심을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 회전시킴과 아울러, 상기 렌즈가공면의 상기 구심을 중심으로 하여 소정의 가공용 스윙각도로 스윙시키는 렌즈가공 공정을
   포함하고,
   상기 센터링 공정은,
   상기 렌즈홀더에 상기 렌즈를 진공흡착시키는 렌즈흡착 공정과,
   상기 렌즈의 상기 렌즈구면을, 상기 렌즈가공접시에 있어서의 상기 렌즈구면에 대응하는 구면형상의 렌즈가공면에 대하여 소정의 가압력으로 가압하는 렌즈가압 공정과,
   상기 렌즈의 흡착을 해제하는 렌즈흡착해제 공정과,
   상기 가압력으로 상기 렌즈가 가압되어 있는 상기 렌즈가공접시를, 상기 렌즈가공면의 중심과 상기 렌즈가공면에 있어서의 상기 렌즈홀더의 중심축선 상에 위치하는 상기 구심을 지나는 상기 회전축선을 중심으로 하여 소정의 회전속도로 회전시키고, 상기 구심을 스윙중심으로 하여 소정의 방향으로 소정의 스윙각도로 스윙시킴으로써, 상기 렌즈가공면의 상기 구심에 상기 렌즈구면의 구심을 유도하는 회전·스윙 공정을
   포함하고,
   상기 렌즈지지 공정에서는, 상기 렌즈의 형상에 따라, 상기 렌즈를 상기 렌즈홀더에 지지하는 진공흡착압력을 조정하고,
   상기 렌즈가공 공정에서는, 상기 렌즈구면에 대한 가공의 진행에 따라, 상기 진공흡착압력을 조정하는
   구심식 가공기를 사용한 렌즈가공방법.
   
8. 렌즈지지면을 구비한 렌즈홀더와,
   상기 렌즈지지면과 대향 가능한 렌즈가공면을 구비한 렌즈가공접시와,
   상기 렌즈홀더를, 상기 렌즈가공접시에 대하여 상기 렌즈홀더의 중심축선을 따른 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동기구와,
   상기 렌즈홀더의 상기 렌즈지지면에 가공대상의 렌즈를 진공흡착시키는 진공흡착기구와,
   상기 렌즈가공접시를, 상기 렌즈가공면의 중심 및 상기 렌즈가공면의 구심을 지나는 회전축선을 중심으로 하여 회전시키는 회전기구와,
   상기 렌즈가공접시를, 상기 중심축선상에 위치하는 상기 구심을 스윙중심으로 하여 스윙시키는 스윙기구와,
   상기 이동기구, 진공흡착기구, 상기 회전기구 및 상기 스윙기구를 구동제어하는 컨트롤러를
   구비하고,
   상기 컨트롤러는 제6항 또는 제7항의 렌즈가공방법에 의하여 가공대상의 렌즈를 센터링하는 동작, 상기 렌즈를 상기 렌즈홀더에 지지하는 동작 및 상기 렌즈에의 가공동작을 제어하는 것을 특징으로 하는
   구심식 가공기.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 렌즈홀더는 엣지 리시버가 없는 렌즈홀더이며,
   상기 렌즈홀더의 외경치수는, 가공대상의 렌즈의 외경치수보다 작은 구심식 가공기.
10. 삭제

Images