KR102199863B1 - 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법 - Google Patents

홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법 Download PDF

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KR102199863B1 KR1020190125096A KR20190125096A KR102199863B1 KR 102199863 B1 KR102199863 B1 KR 102199863B1 KR 1020190125096 A KR1020190125096 A KR 1020190125096A KR 20190125096 A KR20190125096 A KR 20190125096A KR 102199863 B1 KR102199863 B1 KR 102199863B1
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Abstract

홀 센서를 이용하여 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 설정하는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법이 개시된다. 상기 안경 렌즈 가공 장치는, 가공될 렌즈(10)를 양면에서 눌러 고정하여, 렌즈(10)를 안경 렌즈 가공 장치에 장착하고, 클램프(24)의 축을 따라 회전함으로써 렌즈(10)를 회전시키는 클램프(24); 상기 클램프(24)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 상기 클램프(24)와 함께 이동함으로써, 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)를 이송하는 이송 블록(25); 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치를 검출하는 위치 검출부(60); 및 상기 위치 검출부(60)의 출력 신호에 따라, 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함한다. 상기 위치 검출부(60)는 자기장 발생부(62) 및 상기 자기장 발생부(62)에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서(64)를 포함하고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 하나는 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축에 장착되고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나가 안경 렌즈 가공 장치의 프레임에 고정 설치되어, 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 있을 때, 상기 제어부(70)에 의해 초기 위치 검출 신호가 생성된다.

Description

홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법{Apparatus and method for processing eye-glass lens using hall sensor}
본 발명은 홀 센서(Hall sensor)를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 홀 센서를 이용하여 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 설정하는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
안경 렌즈를 제조하기 위해서는, 상업적으로 시판되는 원형 렌즈(통상, 블랭크(blank) 렌즈라 한다)를 목적하는 안경 렌즈의 형상, 예를 들면, 안경테의 형상으로 가공하여야 한다. 도 1은 다이아몬드 휠(wheel) 등의 그라인더(grinder)를 이용하여 원형 렌즈를 안경 렌즈 형상으로 가공하는 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안경 렌즈 가공 장치는 그라인더 구동 모터(22)에 의하여 회전하는 그라인더(20); 원형 렌즈(10)를 고정하는 클램프(24); 상기 클램프(24)의 축을 중심으로, 상기 클램프(24) 및 원형 렌즈(10)를 회전시키는(R 방향) 렌즈 회전 구동부(23); 및 상기 클램프(24) 및 원형 렌즈(10)를 그라인더(20) 방향으로 이동시키는(Y 또는 수직 방향) 이송 블록(25)을 포함한다. 상기 클램프(24)는 렌즈(10)를 고정하고 회전시키거나(R 방향) 이동시키는(Y 방향) 역할을 한다.
원형 렌즈를 안경 렌즈의 형상으로 가공하기 위하여, 상기 렌즈 회전 구동부(23)는 원형 렌즈(10)의 소정 가장자리(초기 가공 위치)가 그라인더(20)와 마주보도록 원형 렌즈(10)를 회전시켜 고정한다. 다음으로, 이송 블록(25)이, 그라인더(20) 방향, 즉, 도 1의 Y 방향으로 클램프(24)와 함께 이동하여(+Y), 회전하는 그라인더(20)에 렌즈(10)의 초기 가공 위치가 맞닿도록 하여, 렌즈(10)의 초기 가공 위치를 원하는 깊이로 연마한다. 이와 같이 초기 가공 위치를 가공한 후, 상기 이송 블록(25)은 초기 위치로 복귀하여 그라인더(20)로부터 렌즈(10)를 이격시키고(-Y), 상기 렌즈 회전 구동부(23)는 이격된 렌즈(10)의 다음 가공 위치가 그라인더(20)와 마주보도록 렌즈(10)를 소정 각도 회전(R)시킨다. 이 후, 상기 이송 블록(25)은 다시 렌즈(10)를 그라인더(20)에 접촉시켜(+Y), 렌즈(10)의 다음 가공 위치를 원하는 깊이로 연마한다. 이러한 연마 과정을, 렌즈(10) 전체 둘레에 대하여 수행하면, 원하는 형태로 렌즈(10) 둘레를 가공할 수 있다(특허등록 10-0645779호 참조). 도 1에서, 도면 부호 26은 렌즈 고정용 테이프를 나타내고, 도면 부호 28은 렌즈 고정용 블록을 나타내며, 이들은 클램프(24)와 렌즈(10)를 견고히 결합시키기 위하여 사용된다.
이와 같은 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 렌즈(10)의 위치를 정확히 제어하기 위해서는, 상기 렌즈 회전 구동부(23) 및 이송 블록(25), 구체적으로 클램프(24)의 초기 위치를 정확히 검출할 필요가 있다. 이와 같은 클램프(24)의 초기 위치 검출에는 예를 들어 포토 인터럽터 센서(photo interrupter sensor, PI 센서)가 통상적으로 사용되고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 일단에 막대 형상의 도그(dog, 32)를 설치하고, 발광부와 수광부가 내장되어 있는 슬릿(slit)이 형성된 검출부(30)를 상기 도그(32)를 검출하도록 가공 장치 프레임에 설치하여, 상기 막대 형상의 도그(32)가 검출부(30)의 슬릿을 차단하는 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 위치를, 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 초기 위치로 판단한다. 이와 같이 이송 블록(25)의 초기 위치가 정확히 결정되면, 이송 블록(25)을 원하는 거리만큼 이동시켜, 이송 블록(25)의 위치를 정확히 제어할 수 있다. 이와 같은 포토 인터럽터 센서(30, 32)는 해상도와 정확도가 우수하여 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 초기 위치를 인식하는 데에 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나, 포토 인터럽터 센서(30, 32)는 검출부(30)의 슬릿에 먼지, 유리 분진, 그리스 등의 이물질이 침투하여, 검출부(30)가 오동작을 일으키기 쉬운 단점이 있다. 특히 렌즈 가공 장치의 경우, 장비 내부에 렌즈 가공으로 인한 먼지, 분진 등이 다량 발생하므로, 포토 인터럽터 센서(30, 32)가 오동작을 일으키는 경우가 많다. 또한, 포토 인터럽터 센서(30, 32)는 기구적 도그가 검출부(30)의 슬릿을 차단하는 구조이므로, 온도 등의 사용 환경에 따라, 도그 및 검출부(30)의 슬릿이 수축 또는 팽창하여, 검출 오차를 유발할 수 있다.
본 발명의 목적은, 통상의 포토 인터럽터 센서를 사용하지 않고, 비접촉식 방식으로 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 정확히 설정할 수 있는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 먼지, 분진, 그리스 등의 이물질 유입과 온도 등의 사용 환경에 의한 오류를 감소시킬 수 있는 홀 센서를 이용하여 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 설정하는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 홀 센서의 검출 데이터를 보정하여 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 보다 정확히 검출할 수 있는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 가공될 렌즈(10)를 양면에서 눌러 고정하여, 렌즈(10)를 안경 렌즈 가공 장치에 장착하고, 클램프(24)의 축을 따라 회전함으로써 렌즈(10)를 회전시키는 클램프(24); 상기 클램프(24)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 상기 클램프(24)와 함께 이동함으로써, 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)를 이송하는 이송 블록(25); 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치를 검출하는 위치 검출부(60); 및 상기 위치 검출부(60)의 출력 신호에 따라, 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 상기 위치 검출부(60)는 자기장 발생부(62) 및 상기 자기장 발생부(62)에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서(64)를 포함하고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 하나는 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축에 장착되고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나가 안경 렌즈 가공 장치의 프레임에 고정 설치되어, 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 있을 때, 상기 제어부(70)에 의해 초기 위치 검출 신호가 생성되는 것인, 안경 렌즈 가공 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축을 초기 위치 방향으로 이동시키면서, 홀 센서(64)의 출력값을 얻는 단계; 상기 홀 센서(64)의 출력값으로부터 홀 센서(64)의 출력값이 최소가 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치를 계산하고, 상기 위치를 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치로 설정하는 단계; 및 설정된 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치로부터, 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축을 소정의 거리 또는 각도 만큼 이동시키면서, 그라인더(20)로 렌즈(10)를 연마하는 단계를 포함하는 안경 렌즈 가공 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 의하면, 통상의 포토 인터럽터 센서를 사용하지 않고, 이물질 유입과 사용 환경에 의한 오류를 감소시킬 수 있는 홀 센서를 이용하여 안경 렌즈 가공 장치의 구동부 초기 위치를 설정할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 홀 센서의 검출 데이터를 보정하여 구동부 초기 위치를 보다 정확히 설정할 수 있다.
도 1는 통상적인 안경 렌즈 가공 장치를 이용하여 원형 렌즈를 안경 렌즈 형상으로 가공하는 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 홀 센서와 자기장 발생부 사이의 거리에 따른 홀 센서의 출력값 변화를 보여주는 그래프.
도 5는 도 4에 도시된 홀 센서의 출력값을 상관도 필터로 보정한 결과를 보여주는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 종래의 요소와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 도면이다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 렌즈(10)를 고정하는 클램프(24, clamp, 도 1 참조); 이송 블록(25); 위치 검출부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 상기 클램프(24), 이송 블록(25) 및 렌즈 회전 구동부(23)은, 예를 들면, 특허등록 10-0645779호에 개시된 바와 같은 안경 렌즈 가공 장치에 사용되는 통상의 장치이다. 구체적으로, 상기 클램프(24)는 가공될 렌즈(10)를 양면에서 눌러 고정하여, 렌즈(10)를 안경 렌즈 가공 장치에 장착하고, 클램프(24)의 축을 따라 클램프(24)가 회전함으로써 렌즈(10)를 회전시킨다(R 방향, 도 1 참조). 상기 이송 블록(25)은 클램프(24)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 클램프(24)와 함께 이동함으로써(Y 방향), 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)를 원하는 위치로 이송하는 역할을 한다. 렌즈 회전 구동부(23)는 이송 블록(25)에 장착된 클램프(24) 및 렌즈(10)를 회전시키는 수단이다. 상기 제어부(70)는 상기 위치 검출부(60)의 출력 신호에 따라, 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24)의 구동 등을 제어한다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 회전 구동부(23)는 이송 블록(25)과 일체로 형성되어, 이송 블록(25)과 함께 이동될 수 있다. 상기 렌즈 회전 구동부(23)는 통상의 모터 등으로 이루어질 수 있고, 상기 렌즈 회전 구동부(23)의 구동력은 벨트, 기어 등의 통상의 동력 전달 수단(도시하지 않음)을 통해 전달되어, 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)을 회전시킨다(R 방향). 상기 이송 블록(25)은 이송 모터(40)에 의해 회전하는 볼트축(42)에 나사 결합되고, 가이드축(44)에 슬라이딩 이동 가능하도록 장착되어, 볼트축(42)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 가이드축(44)을 따라 +Y 방향 또는 -Y 방향으로 왕복 이동할 수 있다. 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 모터(23, 40) 등을 이용하여 클램프(24) 및 이송 블록(25)의 위치를 정확하게 제어하기 위해서는 제어의 기준이 되는 클램프(24) 및 이송 블록(25)의 초기 위치를 설정하고, 그 위치를 정확히 검출하여야 한다. 클램프(24) 및 이송 블록(25)의 초기 위치가 정확히 검출되면, 모터(23, 40) 등을 이용하여 클램프(24) 및 이송 블록(25)을 필요한 거리 및 각도만큼 이동시키면서, 그라인더 구동 모터(22)에 의하여 회전하는 그라인더(20)로 렌즈(10)를 연마하여, 원하는 형상으로 렌즈(10)를 가공할 수 있다.
상기 위치 검출부(60)는 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축의 초기 위치를 검출하는 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64, hall sensor)를 포함한다. 홀 센서(64)는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어 주면 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 검출하는 센서로서, 자석 등의 자기장 발생부(62)에서 발생하는 자기장의 세기를 홀 센서(64)로 검출하여 자기장 발생부(62)의 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 상기 홀 센서(64)의 출력 신호로부터 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 이송 블록(25)에 장착된 홀 센서(64)와 상기 가이드축(44)에 장착된 자기장 발생부(62)가 가장 가깝게 위치할 때의 홀 센서(34)의 출력값을 P라 하면, 홀 센서(64)의 출력값이 P - e 보다 작거나, P + e 보다 큰 경우(e는 허용 오차), 상기 이송 블록(25)은 초기 위치에 있다고 판단할 수 있다.
여기서, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 하나는 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축에 장착되고, 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 있을 때, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나를 검출하여 검출 신호를 생성할 수 있도록, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나가 안경 렌즈 가공 장치의 프레임에 고정 설치된다. 예를 들어, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 상기 이송 블록(25)에 홀 센서(64)가 장착되고, 이송 블록(25)이 초기 위치에 있을 때, 자기장 발생부(62)를 검출할 수 있도록, 상기 가이드축(44) 상단 소정 위치에 자기장 발생부(62)가 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 홀 센서(64)가 자기장 발생부(62)를 검출할 때까지, 이송 블록(25)을 이동시켜, 이송 블록(25)을 초기 위치에 위치시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 클램프(24) 축의 소정 각도 위치에 자기장 발생부(62)가 장착되고, 클램프(24) 축이 초기 위치(회전 각도)에 있을 때, 홀 센서(64)에 의해 검출될 수 있도록, 클램프(24) 축을 둘러싸는 프레임, 도 3에서는 이송 블록(25)의 소정 위치에 홀 센서(64)가 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 홀 센서(64)가 자기장 발생부(62)를 검출할 때까지, 클램프(24) 축을 회전시켜, 클램프(24) 축을 초기 위치에 위치시킬 수 있다. 이와 같은 구조에서, 자기장 발생부(62)가 부착된 기구물, 즉, 클램프(24) 축은 R축 방향으로 회전 운동하며, 자기장 발생부(62)는 그 회전 반경 내에 위치한다. 스톱퍼(stopper)가 존재하지 않기 때문에, 해당 구동부, 즉, 클램프(24) 축은 무한 회전하며, 지속적으로 회전하는 경우, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62)의 거리는 주기적으로 가까워지고 멀어지는 것을 반복하게 된다. 본 발명에 바람직한 구현예에 있어서, 상기 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소가 될 때를 구동부의 초기 위치로 판단한다. 홀 센서(64)는 자기장 발생부(62)의 거리에 따른 자기장의 세기를 전압으로 변환하여 출력한다. 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 가까워질수록 홀 센서 값(64)은 낮아지므로, 홀 센서(64)에서 검출된 센서값이 최소가 되는 지점을 구동부의 초기 위치로 판단한다.
한편, 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 홀 센서(64)를 사용하여 구동부(24, 25)의 초기 위치를 검출하는 경우, 물리적인 포토 인터럽터 센서(PI 센서)에 비해, 홀 센서(64)는 검출 거리의 변화량 대비 센서값의 변화량, 즉 센서값의 해상도가 낮다. 즉, 구동부(24, 25)가 같은 거리를 움직였을 때, 홀 센서(64)의 측정값 변화량이 PI 센서 보다 작으므로, 홀 센서(64)는 PI센서에 비해 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축의 미세한 이동을 감지하는 능력이 떨어진다. 특히 안경 렌즈 가공 장치 내부의 연마 분진, 온도 변화, 리플(Ripple) 전류, 노이즈 등의 열악한 측정 환경에 의해, 홀 센서(64)의 측정값이 쉽게 변화되므로, 구동 모터(23, 40)의 펄스(pulse) 오차를 유발할 수 있다. 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리에 따른 홀 센서(64)의 출력값 변화의 일 예를 도 4에 나타내었다. 도 4에서, x축은 구동부(24, 25)의 이동 거리, 구체적으로, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리를 나타내고, y축은 홀 센서(64) 출력값을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소가 되는 위치(a)로부터 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 일정 거리(b) 이상 가까워지면(즉, a-b 내지 a+b), 홀 센서(64) 출력값이 포화되어 더 이상 변화하지 않고 일정한 값을 유지한다. 따라서, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 위치(a)를 정확히 검출하기 어렵다. 여기서, 출력값의 "포화"는 출력값이 변화율이 감소하여, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 위치(a)를 정확히 검출하기 어려운 상태를 말한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소 거리(a)가 되도록 하는 구동부(24, 25)의 위치를 보다 정확히 검출하기 위해서, 본 발명의 안경 렌즈 가공 장치, 구체적으로 제어부(70)는 다음과 같이 홀 센서(64)의 출력값을 보정한다.
우선, 필요에 따라, 안경 렌즈 가공 장치 내부의 열악한 측정 환경에 의해, 홀 센서(64)의 측정값에 노이즈가 유입되는 것을 억제하기 위하여, 이동 평균 필터(Moving Average filter)를 이용하여, 홀 센서(64)의 출력값을 평균하여 보정된, 즉, 노이즈가 제거된 출력값을 얻는다. 예를 들어, 보정되지 않은 홀 센서(64)의 출력값을 Sr이면, 이동 평균 필터를 적용한 홀 센서(64)의 출력값 Sm은 다음 수학식 1과 같다(여기서 k는 이동 평균 필터의 윈도우(Window) 크기이다).
[수학식 1]
Sm_1 = (Sr_1 + Sr_2 + Sr_3 + ……Sr_k) / k
또한, 홀 센서(64)의 출력값 포화에 의한 문제를 해소하기 위하여, 본 발명의 안경 렌즈 가공 장치, 구체적으로 제어부(70)는, 도 4에 도시된 홀 센서(64)의 포화된 출력값으로부터 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치(a)를 산출하고, 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축이 산출된 위치(a)에 있을 때, 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 위치한다는 검출 신호가 생성된다. 포화된 홀 센서(64) 출력값으로부터 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치(a)는 다양한 방법으로 산출될 수 있다. 예를 들면, (i) 홀 센서(64) 출력값이 포화되는 위치(a-b 및 a+b)의 중간값(a)을 얻거나, (ii) 홀 센서(64) 출력값이 포화되는 위치(a-b 및 a+b)를 단순 평균하면, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 위치(a)를 얻을 수 있다. (iii) 다른 방법으로는, 도 4에 도시된 포화되어 불연속적인 홀 센서(64) 출력값을 연속적인 곡선 출력값으로 피팅(fitting) 한 후, 연속적인 곡선 출력값이 최소인 위치(a)를 얻는다. (iv) 또 다른 방법으로는, 도 4에 도시된 포화된 홀 센서(64) 출력값을 상관도 필터(correlation filter)로 보정하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 홀 센서(64) 출력값의 스케일(Scale) 및 해상도를 향상시키고, 홀 센서(64) 출력값이 연속적인 피크(peak) 형태로 나타나도록 보정하고, 상기 피크의 위치로부터 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치(a)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 이동 평균 필터를 적용한 홀 센서(64)의 측정값 Sm에, 상관도 필터를 적용하여, 보정된 홀 센서(64) 출력값 Sc를 다음 수학식 2와 같이 얻을 수 있다(여기서 i는 데이터 샘플링 번호이고, j는 상관도 필터의 윈도우(Window) 크기이다).
[수학식 2]
Sc_i = (Sm_i*Sm_i) + (Sm_(i-1)*Sm_(i+1)) + (Sm_(i-2)*Sm_(i+2)) +…+ (Sm_(i-j) * Sm_(i+j))
도 5에서, Sc값이 가장 작은 값을 나타내는 구동부의 위치(a)가 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 최소 거리(a)이고, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소 거리(a)인 구동부(24, 25)의 위치를 초기 위치로 설정한다. 이와 같은 홀 센서(64) 출력값의 보정, 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24)의 구동 등은 안경 렌즈 가공 장치의 제어부(70)에 의하여 수행된다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치의 동작을 설명한다. 먼저, 안경 렌즈 가공을 위하여, 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축을 초기 위치 방향으로 이동시키면, 이송 블록(25)이 상하 이동하고, 클램프(24) 축이 회전하면서(R 방향), 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 사이의 거리가 가까워진다. 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 사이의 거리가 소정 거리(a - c) 이하가 되면, 홀 센서(64)의 출력값을 버퍼에 저장하기 시작한다. 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축이 계속 이동하여, 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 사이의 거리가 다시 소정 거리(a + c) 이상이 되면, 홀 센서(64)의 출력값 저장을 종료하고, 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축의 이동을 정지시킨다. 이와 같이 얻어진 홀 센서(64)의 출력값으로부터 이동 평균 필터 등을 적용하여 노이즈를 제거하면, 도 4에 나타낸 바와 같은 홀 센서(64)의 출력값을 얻고, 이와 같이 얻어진 홀 센서(64)의 출력값은 위치 a-b 및 a+b에서 포화된 출력값을 가진다. 이와 같이 포화된 홀 센서(64)의 출력값으로부터 홀 센서(64)의 출력값이 최소가 되는 위치, 즉, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 구동부(24, 25)의 위치(a)를 계산하고, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소가 되는 구동부(24, 25)의 위치(a)를 구동부(24, 25)의 초기 위치로 설정한다. 이와 같이 설정된 구동부(24, 25)의 초기 위치로부터, 모터(23, 40) 등을 이용하여 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축을 필요한 거리 또는 각도 만큼 이동시키면서, 그라인더 구동 모터(22)에 의하여 회전하는 그라인더(20)로 렌즈(10)를 연마하여, 원하는 형상으로 렌즈(10)를 가공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 홀 센서(64)를 이용하여 구동부(24, 25)의 초기 위치를 인식함으로써, 먼지, 분진, 그리스 등의 이물질의 영향을 받지 않고, 내구성과 신뢰도가 우수한 안경 렌즈 가공 장치를 저렴하게 구성할 수 있다. 본 발명에 의하면, 홀 센서(64)와 자석(62) 사이의 거리가 최소로 되는 구동부(24, 25)의 위치는 구동부(24, 25)에 과도한 변형이 발생하지 않은 이상 비교적 일정하므로, 포토 인터럽터 센서와 기구적 도그를 사용하는 방식과 비교하여, 온도 변화에 따라 기구부가 수축 또는 팽창하더라도, 기구부 수축 또는 이완에 의한 오차가 작은 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 홀 센서(64)의 검출 신호를 보정하여, 구동부(24, 25) 초기 위치를 보다 정확하게 검출하여, 검출 해상도를 향상시킬 수 있고, 종래의 포토 인터럽터 센서 방식에 준하는 안정성 및 해상도로 구동부(24, 25) 초기 위치를 설정할 수 있다.

Claims (11)

  1. 가공될 렌즈(10)를 양면에서 눌러 고정하여, 렌즈(10)를 안경 렌즈 가공 장치에 장착하고, 클램프(24)의 축을 따라 회전함으로써 렌즈(10)를 회전시키는 클램프(24);
    상기 클램프(24)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 상기 클램프(24)와 함께 이동함으로써, 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)를 이송하는 이송 블록(25);
    상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치를 검출하는 위치 검출부(60); 및
    상기 위치 검출부(60)의 출력 신호에 따라, 이송 블록(25) 또는 클램프(24)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함하며,
    상기 위치 검출부(60)는 자기장 발생부(62) 및 상기 자기장 발생부(62)에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서(64)를 포함하고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 하나는 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축에 장착되고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나가 안경 렌즈 가공 장치의 프레임에 고정 설치되어, 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축이 초기 위치에 있을 때, 상기 제어부(70)에 의해 초기 위치 검출 신호가 생성되며,
    상기 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 일정 거리(b) 이상 가까워지면, 상기 홀 센서(64)는 포화된 출력값을 생성하고,
    상기 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 일정 거리(b) 이상 가까워지면, 상기 홀 센서(64)는 포화된 출력값을 생성하며, 상기 제어부(70)는 홀 센서(64) 출력값을 상관도 필터로 보정하여, 홀 센서(64) 출력값이 연속적인 피크(peak) 형태로 나타나도록 보정하고, 상기 피크의 위치로부터, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치(a)를 산출하는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이송 블록(25)에 홀 센서(64)가 장착되고, 이송 블록(25)이 초기 위치에 있을 때, 자기장 발생부(62)를 검출할 수 있도록, 상기 이송 블록(25)의 슬라이딩 이동을 가이드하는 가이드축(44) 상단 소정 위치에 자기장 발생부(62)가 장착되어 있는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 클램프(24) 축의 소정 각도 위치에 자기장 발생부(62)가 장착되고, 클램프(24) 축이 초기 위치에 있을 때, 홀 센서(64)에 의해 검출될 수 있도록, 클램프(24) 축을 둘러싸는 프레임에 홀 센서(64)가 장착되어 있는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홀 센서(64)가 장착되는 클램프(24) 축을 둘러싸는 프레임은 이송 블록(25)인 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부(70)는, 상기 홀 센서(64)의 출력값을 이동 평균 필터(Moving Average filter)로 평균하여 노이즈가 제거된 출력값을 얻는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
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  9. 가공될 렌즈(10)를 양면에서 눌러 고정하여, 클램프(24)의 축을 따라 회전함으로써 렌즈(10)를 회전시키는 클램프(24); 상기 클램프(24)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 상기 클램프(24)와 함께 이동함으로써, 클램프(24) 및 그에 고정된 렌즈(10)를 이송하는 이송 블록(25); 및 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치를 검출하는 위치 검출부(60);를 포함하며, 상기 위치 검출부(60)는 자기장 발생부(62) 및 상기 자기장 발생부(62)에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서(64)를 포함하고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 하나는 상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축에 장착되고, 상기 자기장 발생부(62) 및 홀 센서(64) 중의 나머지 하나가 안경 렌즈 가공 장치의 프레임에 고정 설치되어 있는 안경 렌즈 가공 장치를 이용한 안경 렌즈 가공 방법에 있어서,
    상기 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축을 초기 위치 방향으로 이동시키면서, 홀 센서(64)의 출력값을 얻는 단계;
    상기 홀 센서(64)의 출력값으로부터 홀 센서(64)의 출력값이 최소가 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치를 계산하고, 상기 위치를 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치로 설정하는 단계; 및
    설정된 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 초기 위치로부터, 상기 이송 블록(25) 및/또는 클램프(24) 축을 소정의 거리 또는 각도 만큼 이동시키면서, 그라인더(20)로 렌즈(10)를 연마하는 단계를 포함하고,
    상기 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 일정 거리(b) 이상 가까워지면, 상기 홀 센서(64)는 포화된 출력값을 생성하며,
    상기 포화된 홀 센서(64) 출력값을 상관도 필터로 보정하여, 홀 센서(64) 출력값이 연속적인 피크(peak) 형태로 나타나도록 보정하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 피크의 위치로부터, 홀 센서(64)와 자기장 발생부(62) 사이의 거리가 최소로 되는 이송 블록(25) 또는 클램프(24) 축의 위치(a)를 산출하는 것인 안경 렌즈 가공 방법.
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KR20190036409A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 주식회사 휴비츠 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법

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