KR102409007B1 - 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법 - Google Patents

홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법은, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 제어하는 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 있어서, (a) 상기 렌즈 회전축의 1회전인 360도를 (m)회 등분한 것 중 (n)번째 회전시 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 (dn)이라 할 때, 상기 홀 센서가 (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)를 측정하는 단계; (b) 상기 홀 센서 거리(dn)가 소정의 상한치(dx_high)보다 작은지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 홀 센서 거리(dn)가 소정의 하한치(dx_low)보다 큰지 여부를 판단하는 단계; (d) 상기 렌즈 회전축의 1회전인 360도를 (m)회 등분한 것 중 (n+1)번째 회전을 실행하는 단계; 를 포함한다.

Description

홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법{Control method for eye glass lens processing device using hall sensor}
본 발명은 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 가능한 일정하게 유지하는 안경 렌즈 가공 장치의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 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 1을 참조하면, 특허문헌 1의 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 내부 구조가 도시되어 있다. 특허문헌 1의 종래의 안경 렌즈 가공 장치는 가공될 렌즈(미도시)의 양면에서 렌즈를 고정(clamping)하는 한 쌍의 렌즈 고정 샤프트(10), 렌즈 고정 샤프트(10)를 지지하면서, 렌즈 고정 샤프트(10)의 위치를 변동시키기 위한 캐리지(12), 렌즈 고정 샤프트(10)를 회전시키는 렌즈회전 모터(13), 캐리지(12)를 좌우 방향으로 이동시키는 좌우방향 구동 수단(16), 캐리지(12)를 상하 방향으로 이동시키는 상하방향 구동수단(18); 및 렌즈 고정 샤프트(10)에 고정된 렌즈를 연마시키기 위한 연마휠(20)을 포함한다. 안경 렌즈를 가공하기 위해서는, 먼저 렌즈 고정 샤프트(10) 사이에 렌즈를 고정하고, 렌즈회전 모터(13)를 구동시켜 렌즈 둘레의 연마될 부분이 연마휠(20)을 향하도록 한다. 다음으로, 좌우방향 구동수단(16) 및 상하방향 구동수단(18)을 작동시켜 캐리지(12)를 상하, 좌우 이동시킴으로써, 렌즈 고정 샤프트(10)에 고정된 렌즈와 연마휠(20)이 서로 맞닿도록 하고, 연마휠(20)을 고속으로 회전시켜 렌즈가 연마되도록 한다. 연마휠(20)에 의하여 렌즈가 연마되면, 중력에 의하여, 렌즈의 연마 깊이만큼 캐리지(12)가 하강하며, 렌즈가 목표 깊이까지 연마되면, 캐리지(12)가 연마휠 장착부에 설치된 이동 블록(22, 도 2 참조)에 맞닿아 정지된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 특허문헌 2의 안경 렌즈 가공 장치에서, 렌즈가 장착된 캐리지(12)와 연마휠(20)이 장착된 연마휠 장착부에 설치된 이동 블록(22)의 위치 관계가 도시되어 있다. 도 2는 접촉식 가공 완료 판단 구조이고, 도 3은 접촉식 가공 미완료 판단 구조이다. 렌즈 둘레의 소정 위치에서, 렌즈의 연마 깊이(사이즈)는 안경테의 형상에 따라 미리 결정되어 있고, 이와 같이 결정된 연마 깊이에 따라, 연마휠(20)이 장착된 연마휠 장착부에 설치된 이동 블록(22)의 높이가 설정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈가 미리 결정된 연마 깊이까지 연마되면, 렌즈를 고정하는 캐리지(12)가 하강하여, 설정된 높이에 위치하는 이동 블록(22)과 접촉하여 정지한다. 안경 렌즈 가공 장치는 캐리지(12)와 이동 블록(22)의 접촉을 감지하여, 렌즈가 연마 깊이까지 가공 완료되었는지를 판단한다. 통상적인 안경 렌즈 가공 장치에 있어서, 캐리지(12)와 이동 블록(22)의 접촉 위치에 각각 전기 접점(12a, 22a)을 설치하고, 전기 접점(12a, 22a)의 온/오프(통전) 신호로부터 렌즈의 가공 완료 여부를 판단한다. 다이아몬드 연삭 휠을 이용한 렌즈 가공기는 일정한 압력을 이용하여 렌즈를 휠에 연삭하게 되어 있다. 렌즈의 외곽 전체를 가공해야 하니 렌즈를 360도 회전시키게 되며, 따라서 회전 속도와 압력이 중첩되어 최종 렌즈에 가해지는 힘으로 작용한다. 즉, 렌즈에 가해지는 힘은 압력과 회전 가속도에 의해 결정되기에 타사의 장비의 경우 압력을 조정할 수 있는 별도의 기구부를 구성하여 렌즈의 특성에 맞춰 자동 또는 수동으로 압력을 조절하기도 한다. 대부분의 장비는 압력보다 회전 가속도의 조정으로 특정 구간, 예를 들어 순간 가공해야 하는 부분의 렌즈 두께가 두껍거나 많다고 판단되는 구간에서 속도를 감속하여 회전으로 발생하는 힘을 상세하게 동작한다. 감속해야 하는 특정 구간은 렌즈 정보를 미리 파악할 수 있으며, 가공의 완료를 판단하는 센서를 이용해서 회전 속도를 조정할 수 있다. 특허문헌 2의 종래의 접촉식 가공 완료 판단 구조에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기구 상하부가 떨어져 있는 유무만을 판단했으며, 기구부가 떨어져 있으면 해당 회전 구간에서 가공이 미완료 되었다고 판단하여 속도를 느리게 하거나 정지하여 해당 구간의 가공이 완료될 수 있도록 하였다. 렌즈가 가공되기 전에 모터를 아래로 동작하면 기구가, 도 3에 도시된 바와 같이, 기구 상하부가 분리되며 접점 신호가 오프(OFF) 된다. 이때 렌즈에 가해지는 압력은 렌즈를 잡고 있는 기구부 전체 무게가 된다.
이러한 종래의 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법은 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 여러회 가감속하여 평균 가공 속도가 느리며, 동시에 가속도의 빈도 및 절대치가 높아서 렌즈의 미끄러짐이 자주 발생하는 단점이 있었다.
대한민국 등록 특허 공보 제10-0645779호(2006.11.07) 대한민국 등록 특허 공보 제10-2055137호(2019.12.06)
본 발명의 목적은, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 가능한 일정하게 유지하기 위한 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법은, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 제어하는 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 있어서, (a) 상기 렌즈 회전축의 1회전인 360도를 (m)회 등분한 것 중 (n)번째 회전시 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 (dn)이라 할 때, 상기 홀 센서가 (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)를 측정하는 단계; (b) 상기 홀 센서 거리(dn)가 소정의 상한치(dx_high)보다 작은지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 홀 센서 거리(dn)가 소정의 하한치(dx_low)보다 큰지 여부를 판단하는 단계; (d) 상기 렌즈 회전축의 1회전인 360도를 (m)회 등분한 것 중 (n+1)번째 회전을 실행하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 홀 센서 거리(dn)가 상기 상한치(dx_high)보다 작으면, 상기 (c) 단계로 진행하고, 상기 (b) 단계에서, 상기 홀 센서 거리(dn)가 상기 상한치(dx_high)보다 크거나 같으면, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 큰지 여부를 판단하는 (b-1) 단계;로 진행할 수 있다.
상기 (b-1) 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 크면, 상기 렌즈 회전축의 회전 속도를 빠르게 증가하는 단계; 가 실행되고, 상기 (b-1) 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 작거나 같으면, 상기 렌즈 회전축의 회전 속도를 느리게 증가하는 단계; 가 실행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 하한치(dx_low)보다 크면, 상기 (d) 단계로 진행하는 단계; 가 실행되고, 상기 (c) 단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 하한치(dx_low)보다 작거나 같으면, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 작은지 여부를 판단하는 (c-1) 단계;가 실행될 수 있다.
상기 (c-1) 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 작으면, 상기 렌즈 회전축의 회전 속도를 빠르게 감소하는 단계;가 실행되고, 상기 (c-1) 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 크거나 같으면, 상기 렌즈 회전축의 회전 속도를 느리게 감소하는 단계;가 실행될 수 있다.
상기 안경 렌즈 가공 장치는, 구동 수단에 의하여 회동되며, 상기 렌즈를 착탈식으로 고정하고 상기 렌즈 회전축의 연장선상에 단면의 중심이 위치한 렌즈 고정 샤프트; 상기 렌즈 고정 샤프트에 고정되어 회동되는 상기 렌즈를 연마하는 연마휠이 연마휠 장착부에 설치되며, 상기 렌즈의 목적하는 연마 깊이에 따라 위치가 변동되는 이동 블록; 상기 렌즈 고정 샤프트에 고정되어 회동되는 상기 렌즈를 상기 연마휠에 접촉하도록 이동시키고, 상기 연마휠에 접촉된 상기 렌즈가 목적하는 상기 연마 깊이까지 연마되면, 이동 블록에 접촉되는 캐리지; 및 상기 이동 블록과 상기 캐리지의 접촉 여부를 감지하는 자석 및 상기 자석에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서가, 상기 캐리지 또는 상기 이동 블록중의 하나에 각각 장착되는 홀 센서 검출부; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 의하면, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 가능한 일정하게 유지하는 것은 잦은 가감속을 통한 가공 방법보다 평균 속도의 증가의 효과가 있으며, 동시에 가속도의 빈도 및 절대치가 낮아지는 효과로 인한 렌즈의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
도 1은 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 내부 구조 사시도이다.
도 2는 도 1의 안경 렌즈 가공 장치에서 렌즈가 장착된 캐리지와 연마휠이 장착된 연마휠 장착부의 위치 관계에서 접촉식 가공 완료 판단 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 안경 렌즈 가공 장치에서 렌즈가 장착된 캐리지와 연마휠이 장착된 연마휠 장착부의 위치 관계에서 접촉식 가공 미완료 판단 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 안경 렌즈 가공 장치에서 접촉 센서 속도 변경 방식을 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 1의 안경 렌즈 가공 장치에서 거리에 따른 홀센서 값의 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법의 홀센서를 이용한 속도 변경 프로세스를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 종래의 요소와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 센서를 구비한 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 연마휠 장착부에 설치된 이동 블록(22); 캐리지(12); 및 홀 센서 검출부(30)를 포함한다.
연마휠 장착부에 설치된 이동 블록(22)은 렌즈를 연마하는 연마휠(20, 도 1 참조)이 장착되는 연마휠 장착부에 설치되며, 렌즈의 목적하는 연마 깊이(이하, "목표 깊이")에 따라 위치(높이)가 변동되는 통상의 이동 블록이다(특허문헌 1 참조). 예를 들어, 렌즈의 목적하는 연마 깊이가 길면, 즉, 목적하는 안경 렌즈의 형상이 작아, 블랭크 렌즈 외곽으로부터 많은 깊이를 연마하여야 하면, 이동 블록(22)는 상대적으로 하부에 위치한다. 반대로, 렌즈의 목적하는 연마 깊이가 짧으면, 즉, 목적하는 안경 렌즈의 형상이 커서, 블랭크 렌즈 외곽으로부터 짧은 깊이 만을 연마하여야 하면, 이동 블록(22)는 상대적으로 상부에 위치한다. 상기 이동 블록(22)는 모터를 이용하여 Y 축 방향으로 상하 움직이며, 모터가 움직인 거리, 즉, 이동 블록(22)의 위치(높이)를 이용하여 가공할 렌즈의 크기를 결정한다.
캐리지(12)는 렌즈가 장착되며, 장착된 렌즈를 연마휠(20)에 접촉하도록 이동시킬 수 있는 통상의 장치이다. 상기 캐리지(12)는 연마휠(20)에 접촉하도록 렌즈를 상하, 좌우 및 회전 이동시키며, 연마휠(20)에 접촉된 렌즈가 연마되면, 예를 들면, 중력 등의 작용에 의하여, 캐리지(12)가 하강하여, 캐리지(12)와 이동 블록(22) 사이의 거리가 짧아진다. 렌즈가 계속 연마되어, 렌즈의 연마 깊이가 "목표 깊이"에 도달하면(즉, 연마가 완료되면), 캐리지(12)와 이동 블록(22)가 접촉하게 된다. 이와 같이, 캐리지(12)와 이동 블록(22)가 접촉하면, 렌즈의 해당 위치에서 목표 깊이까지 가공이 완료된 것이므로, 렌즈를 연마휠(20)로부터 이격시키고, 렌즈를 다음 가공 위치로 회전시킨 후, 이동 블록(22)의 위치를 회전된 위치에서의 목표 깊이로 조정한 다음, 다시 렌즈를 연마휠(20)에 접촉시켜, 렌즈의 해당 위치를 가공하게 된다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 접촉 여부를 감지하기 위하여 홀 센서 검출부(30)를 사용한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 홀 센서 검출부(30)는 자석(32) 및 홀 센서(34, Hall sensor)를 포함하고, 캐리지(12) 및 이동 블록(22)의 어느 하나에는 자석(32)이 장착되고, 다른 하나에는 홀 센서(34)가 장착된다. 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 물리적 접촉은 캐리지(12)의 추가 하강을 방지하는 기구적인 스탑퍼(stopper)로 작용할 뿐이며, 홀 센서 검출부(30)의 검출 신호에 의해, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)가 서로 접촉되었는지를 판단한다.
홀 센서(34, Hall sensor)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(32)에서 발생하는 자기장의 세기를 홀 센서(34)로 검출하여 자석(32)의 위치 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 홀 센서(34)의 출력 신호로부터 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 접촉 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)가 접촉된 상태에서, 홀 센서(34)의 출력값을 A라 하면, 홀 센서(34)의 출력값이 A보다 작거나 큰 경우(자석의 극성에 따라 다름), 이동 블록(22) 및 캐리지(12)가 이격된 상태라고 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 홀 센서(34)의 출력값을 이용하여, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 접촉 여부를 판단하는 경우, (i) 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 Y 축 위치에 따라, 이동 블록(22) 및 캐리지(12)의 무게 중심이 달라지며, 이에 따라 홀 센서(34)의 감도가 변화되거나, (ii) 렌즈의 연마 과정에서, 이동 블록(22)에 진동이 발생하여, 이동 블록(22)의 Y 축 방향 위치가 변동되거나, (iii) 주위 온도에 따라, 자석(32) 및 홀 센서(34)의 출력값이 변화함에 따라, 측정 오차가 발생할 수 있다.
도 4를 참조하면, 만약 렌즈의 다음 부분을 가공하기 위해 렌즈를 가속도(a)로 회전시키면 힘은 무게와 가속도(a)에 비례하게 되어 있다. 무게를 변경시킬 수 없는 구조에서는 가속도를 조정하는 방법이 렌즈에 가해지는 힘을 조정할 수 있는 방법이기에 도 4와 같은 방식으로 동작하게 되어 있다.
제10 단계는 렌즈 회전축의 1회전(360도)을 m회 등분한 것 중 n번째인 (n)회에서 홀 센서인 접촉 센서가 접촉되었으면 온(On)으로, 접촉되지 않았으면 오프(Off)로를 판단하는 단계이다(S10). 제10 단계에서, (n)회 접촉 센서가 온(On)이면 제20 단계로 진행하고, (n)회 접촉 센서가 오프(Off)이면 제25 단계가 진행된다.
제20 단계는 렌즈 회전축의 각 가속도(a) 만큼 렌즈 회전축의 회전 속도가 증가하는 단계이다(S20).
제25 단계는 렌즈 회전축의 회전 속도를 최저 속도로 변경 또는 감속하는 단계이다(S25). 제25 단계 이후에는 제30 단계가 진행된다.
제30 단계는 렌즈 회전축의 1회전(360도)을 m회 등분한 것 중 n+1번째인 (n+1)회전을 실행하는 단계이다(S30). 제30 단계 이후에는 다시 제10 단계가 진행된다.
이 때‘가속도(a)를 어떻게 정하는가?’에 따라 가공 속도가 결정된다. 또한 가속도(a)를 임계치 이상 설정하면 렌즈가 미끄러지는 현상이 발생한다. 결과적으로 렌즈가 미끄러지지 않는 방법으로 렌즈를 가공하기 위해서는 가속도를 낮게 하는 방법 즉, 전체적인 가공 속도를 느리게 하는 방법이 유일했다. 적당한 가속도 범위에서 가공 속도를 찾을 수 있다면 가장 빠른 가공을 할 수 있을 것이다.
단위 시간(t) 당 한 회에 가공 가능한 렌즈의 부피를 (L) 이라 하면, n번째 가공할 부피(Ln)에 대한 수학식 1을 만들 수 있다.
[수학식 1]
가공 속도(V) = k * Ln / L (k = 비례상수)
수학식 1 과 같이 렌즈의 부피를 계산을 해야 하지만 실제 안경 렌즈 중 일부 렌즈의 경우 후면 구면 수차가 다차항으로 구성되어 있어 부피를 구하기 어렵다. 또한 수학식 1의 단위시간당 가공 가능한 렌즈의 부피(L)는 연삭력을 의미하며, 이 역시 별도의 측정 방법이 필요한 사항이다. 본 발명에서는 전술한 바와 같이 렌즈의 부피를 구하기 어려우며, 절대적인 연삭력을 측정하기 어렵기 때문에 홀센서로 이용한 상대적인 연삭력을 측정하여 적절한 가공 속도를 통한 빠른 가공 방법을 이용한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에서 비접촉식 홀 센서(34)를 이용하여 자석(32)의 자력의 감도(그래프의 y축,Value)를 거리(그래프의 x축,mm)로 환산하면 비교적 짧은 거리에서 이동 블록(22)과 캐리지(12)의 떨어진 정도인 기구 상하부가 떨어진 정도를 파악하고, 이로부터 렌즈 고정 샤프트(10)의 회전축과 동일 선상에 위치하는 렌즈 회전축의 회전 속도를 제어한다.
렌즈 회전축의 1회전(360도)을 m회 등분한 것 중 n번째 기구 상하부의 떨어진 정도를 거리(dn)라 하고 m이 충분히 크다면, dn = dn-1 이라고 할 수 있다. 따라서, 휠이 멈추었을 경우에는 n1에서 발생한 기구 상하부의 떨어진 거리(d1)는 n2에서 (d1 + d2) 가 된다. 휠이 회전하는 경우에는 n2 에서의 기구 상하부의 떨어진 거리는 (d1 + d2) 보다 작을 것이고, 만약 n2 에서의 기구 상하부의 떨어진 거리 d2 와 n1 에서의 기구 상하부의 떨어진 거리 d1 이 같거나 작다면 n1의 회전 동안 충분히 가공한 것이 된다. 기구 상하부의 떨어진 거리(d)와 연삭력과 부피의 상관 관계를 알 수 없지만, 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 일정하게 유지시켜 준다면 해당 회차 가공시 연삭력은 충분했다고 볼 수 있으며 수학식 1에 의해 가공 속도(V)도 충분했다고 볼 수 있다. 즉, 절대적인 연삭력은 측정할 수 없지만, 이전 연삭력과 현재 연삭력의 상태량을 측정하여 적절한 역산력임을 확인할 수 있다. 이처럼 적절한 연삭력을 유지하기 위해 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 일정한 거리 이하로 유지하면서 가공하면 n번째 가공량에 대한 속도(Vn)는 최대 속도(Vmax) 라고 할 수 있다. 최대 속도(Vmax) 이상의 속도로 가공하여도 연삭력에 의해 가공되는 량은 동일하기 때문에 최대 속도(Vmax) 이상의 속도는 물리적인 렌즈 가공 속도에 영향을 주지 않는다. 정리하면 일정한 기구 상하부의 떨어진 거리(d)가 ‘0’ 보다 큰 거리로 1회전 360도에 대해 유지가 된다면 렌즈를 가공하는 속도는 가장 빠른 속도가 된다. 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 일정한 거리(dx)를 유지하기 위해 가공 중에, 어떠한 이유로 필요 이상의 느린 속도로 가공이 된다면 더 많은 시간 동안 많은 연삭력으로 가공이 되었을 것이다. 따라서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) 값은 dn < dn-1 ≤ dx 의 상황이 발생하고 dn < dn+1 ≤ dx 가 되도록 속도를 다시 높여 줘야 한다.
속도가 느린 상황을 설명하면 다음과 같다. 반대의 경우 너무 빠른 속도로 인하여 짧은 시간 동안 연삭이 되어 연삭력이 부족한 경우는 기구 상하부의 떨어진 거리(d) 값 dn > dx 으로 dn+1 ≤ dx 가 되도록 속도는 낮춰야 한다.
속도가 빠른 상황을 설명하면 다음과 같다. 속도가 빠른 상황에서는 연삭이 이뤄지기 전에 렌즈를 회전시키는 상황이 발생하기 때문에 렌즈를 미끄러지게 하는 상황이 더 발생할 수 있다. 따라서 속도가 빠른 상황이 발생하면 임계치 이하로 속도를 낮춰야 한다. 이는 도 4의 기존 방식과 동일하기 때문에 전체 가공 속도를 향상시키는 효과를 기대하기는 어렵다.
하지만 기존 방식은 접점의 온(On), 오프(OFF)만을 판단할 수 있었고 홀센서는 도 5에 도시된 바와 같이 일정 구간에서 거리 값을 판단할 수 있는 만큼 일정한 거리의 상한치(dx_high) 와 하한치(dx_low)를 설정하여 범위 내에서 속도를 제어하면 임계치 이하로 속도를 낮춰야 하는 상황 발생을 억제할 수 있으며, 하한치(dx_low)는 ‘0’ 보다 큰 값이기 때문에 하한치를 설정하는 것은 가공 속도에 영향을 주지 않는다. 단, 상한치를 너무 높게 설정하여 상한치 상태에서 회전을 기존 속도로 한다면 연삭력 부족으로 인한 렌즈 미끄러짐이 발생할 수 있다. 따라서 적절한 상한치(dx_high)를 설정해야 한다. 360도 회전에 대하여 m 포인트(point) 위치 제어 움직임을 한다면, 1회 포인트 위치 제어에 (360/m)도를 회전한다.
일반적인 안경 렌즈는 반지름이 85mm를 넘지 않으며, 자사 장비 기준도 반지름으로 50mm를 넘지 않는 렌즈에 대해서 가공할 수 있다. 렌즈의 1회전에서 발생하는 기구 상하부의 떨어진 거리(d) 즉, 홀 센서가 떨어진 최대 거리(dmax) 값은 최대 거리(dmax) = 50mm * tan(360/m) 이다. 하한치(dx_low) + 홀 센서가 떨어진 최대 거리(dmax) = 상한치(dx_high) 로 설정하면 (360/m) 도 이하의 미끄러짐이 발생할 수 있다. 하지만 렌즈가 가공되지 않는 상태에서 회전을 할 경우 렌즈에 가해지는 회전력 중 일부는 기구부의 유격에 의해 상쇄될 수 있기에 m 값은 렌즈 가공 성능에 영향을 주지 않는 범위 이상으로, 분별력 있는 최대 거리(dmax)를 위해서 일정한 값 이하로 설정한다면 최종 가공되는 렌즈는 최대 속도로 미끄러짐 없이 가공될 것이다. 추가로 기구 상하부의 떨어진 거리(d)가 일정한 거리(dx)를 유지하기 위한 속도의 변화량은 거리의 증가량에 따라 제어하며, 불필요한 속도의 변화를 막기 위해 하한치(dx_low)와 상한치(dx_high) 이내의 거리는 제어 요소를 최소화한다.
도 6을 참조하면, 안경 렌즈 가공 장치로 렌즈 가공시 렌즈 회전축의 회전 속도를 제어하기 위한 본 발명의 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법은 다음과 같은 단계에 의하여 수행된다.
제100 단계에서, 렌즈 회전축의 1회전(360도)을 m회 등분한 것 중 n번째 회전시 기구 상하부의 떨어진 거리(d)를 (dn)이라 할 때, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)를 측정한다(S100).
제200단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 상한치(dx_high)보다 작은지 여부를 판단한다(S200).
제200 단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 상한치(dx_high)보다 작으면, 제300단계로 진행하고,
제200 단계에서, 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 상한치(dx_high)보다 크거나 같으면, 제210단계로 진행한다.
제210 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 큰지 여부를 판단한다(S210).
제210 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 크면, 제220 단계에서, 렌즈 회전축의 회전 속도를 빠르게 증가한다(S220). 제220 단계 이후에는 제400 단계가 진행된다.
제210 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)}가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)}보다 작거나 같으면, 제225 단계에서 렌즈 회전축의 회전 속도를 느리게 증가한다(S225). 제225 단계 이후에는 제400 단계가 진행된다.
제300단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 하한치(dx_low) 보다 큰지 여부를 판단한다(S300).
제300 단계에서, (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn)가 하한치(dx_low) 보다 크면, 제400 단계로 진행하고(S400),
제300 단계에서 (n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d)인 홀 센서 거리(dn) 하한치(dx_low)보다 작거나 같으면, 제310 단계로 진행한다(S310).
제310 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)} 가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(dn) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)} 보다 작으면, 제320 단계에서 렌즈 회전축의 회전 속도를 빠르게 감소한다(S320). 제320 단계 이후에는 제400 단계가 진행된다.
제310 단계에서, {(n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1) / (n-2)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-2)} 가 {(n)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(dn) / (n-1)회에서 기구 상하부의 떨어진 거리(d-1)} 보다 크거나 같으면, 제325 단계에서 렌즈 회전축의 회전 속도를 느리게 감소한다(S325). 제325 단계 이후에는 제400 단계가 진행된다.
제400단계에서, 렌즈 회전축의 1회전(360도)을 m회 등분한 것 중 (n+1) 회전을 실행한다(S400).
이처럼 상한치(dx_high) 및 하한치(dx_low) 제어 범위를 구하고, 도 6에 도시된 바와 같이 제어하며 가공하면 최대의 연삭력을 향상 유지하는 조건으로 빠르고 안정적으로 렌즈를 가공할 수 있다.
본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 의하면, 렌즈 가공을 위한 렌즈 회전축의 회전 속도를 가능한 일정하게 유지하는 것은 잦은 가감속을 통한 가공 방법보다 평균 속도의 증가의 효과가 있으며, 동시에 가속도의 빈도 및 절대치가 낮아지는 효과로 인한 렌즈의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 구동 수단에 의하여 회동되며, 렌즈를 착탈식으로 고정하는 렌즈 고정 샤프트(10); 상기 렌즈를 연마하는 연마휠(20)이 장착된 연마휠 장착부에 설치되며, 상기 렌즈의 목적하는 연마 깊이에 따라 위치가 변동되는 이동 블록(22); 상기 렌즈 고정 샤프트(10)에 고정되어 회동되는 렌즈를 상기 연마휠(20)에 접촉하도록 이동시키고, 상기 연마휠(20)에 접촉된 렌즈가 목적하는 연마 깊이까지 연마되면, 이동 블록(22)에 접촉되는 캐리지(12); 및 상기 이동 블록(22)과 캐리지(12)의 접촉 여부를 감지하는 자석(32) 및 상기 자석(32)에서 발생하는 자기장의 세기를 검출하는 홀 센서(34)가 상기 캐리지(12) 및 이동 블록(22)에 각각 장착되는 홀 센서 검출부(30);를 포함하는 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 렌즈가 1회전하는 각도 360도를 m 등분한 것 중, n 번째 회전 방향에서, 상기 이동 블록(22)과 캐리지(12)의 떨어진 거리 dn을 상기 홀 센서 검출부(30)를 이용하여 측정하는 단계(S100);
    (b) 상기 n 번째 회전 방향에서의 떨어진 거리 dn이 소정의 상한치(dx_high)보다 작은지를 판단하는 단계(S200);
    (c) 상기 단계 S200에서, 상기 n 번째 회전 방향에서의 떨어진 거리 dn이 소정의 상한치(dx_high)보다 작으면, 상기 떨어진 거리 dn이 소정의 하한치(dx_low) 보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S300); 및
    (d) 상기 단계 S300에서, 상기 n 번째 회전 방향에서의 떨어진 거리 dn이 소정의 하한치(dx_low) 보다 크면, 렌즈를 n+1 번째 회전 위치로 회전시키는 단계(S400)를 포함하고,
    상기 단계 S200에서, 상기 n 번째 회전 방향에서의 떨어진 거리 dn이 상기 상한치(dx_high) 보다 크거나 같으면, {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 크거나 같은지를 판단하고(S210), {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 크면, 렌즈 회전 속도를 빠르게 증가시키고(S220), {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 작거나 같으면, 렌즈 회전 속도를 느리게 증가시키는 단계(S225); 및 상기 렌즈를 n+1 번째 회전 위치로 회전시키는 단계(S400)를 실행하며,
    상기 단계 S300에서, 상기 n 번째 회전 방향에서의 떨어진 거리 dn이 상기 하한치(dx_low) 보다 작거나 같으면, {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 작은지를 판단하고(S310), {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 작으면, 렌즈 회전 속도를 빠르게 감소시키고(S320), {(n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1) / (n-2 번째 회전시 떨어진 거리 dn-2)}가 {(n 번째 회전시 떨어진 거리 dn) / (n-1 번째 회전시 떨어진 거리 dn-1)} 보다 크거나 같으면, 렌즈 회전 속도를 느리게 감소시키는 단계(S325); 및 상기 렌즈를 n+1 번째 회전 위치로 회전시키는 단계(S400)를 실행하는 것인,
    홀 센서를 이용한 안경 렌즈 가공 장치의 제어 방법.
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