KR20010005800A

KR20010005800A - 안과용 렌즈의 연마방법과 장치

Info

Publication number: KR20010005800A
Application number: KR1019997008873A
Authority: KR
Inventors: 사보이마르크와이.
Original assignee: 마이크로 옵틱스 디자인 코포레이션
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2001-01-15
Also published as: PT971810E; CA2260484C; EP0971810A1; AU2147099A; JP2001518022A; CA2260484A1; ATE210000T1; EP0971810B1; CN1262639A; DE69900529T2; DE69900529D1; WO1999038650A1; ES2171323T3

Abstract

본 발명은 안과용 렌즈(26)를 연마하기 위한 개선된 방법, 회전연마기 헤드(82)와, 상기 방법을 수행하기 위한 렌즈 연마장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 회전연마기 헤드(82), 이 회전연마기 헤드(82)의 연마부분을 덮는 유연성 박막(134)과 회전연마기 헤드 상에 연마슬러리를 펌핑하기 위한 펌프와 노즐수단을 갖는다. 본 발명의 새로운 방법은 회전연마기 헤드(82)에 진동운동을 부여하고 연마슬러리가 회전연마기 헤드(82)에 펌프되는 동안에 렌즈표면에 회전연마기 헤드의 연마부분을 접촉케 하는 통상적인 단계로 구성된다. 이러한 새로운 방법의 개선점은 박막에 파동을 부여하여 연마슬러리가 박막과 렌즈표면 사이로 유동할 수 있도록 박막(134)을 주기적으로 파동시키는 부가적인 단계로 구성된다. 이 과정으로 연마된 렌즈(26)의 품질을 개선하기 위하여 연마슬러리는 렌즈의 전 표면에 효과적으로 이동된다.

Description

안과용 렌즈의 연마방법과 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR POLISHING OPHTHALMIC LENSES}

안과용 렌즈의 연마를 위한 장치에 관련된 광학산업분야에서 요구되는 주요조건은 렌즈표면의 곡률이 변화됨이 없이 렌즈의 표면 마무리를 개선할 수 있도록 하는 능력이다. 이상적으로는 렌즈 연마작업이 렌즈의 작은 흠이나 가공시 나타나는 흔적을 제거하고 규정된 곡률을 완벽하게 유지하는 것으로 제한된다. 회전연마기 헤드의 연마박막에서 압력점이 조절되지 않거나 박막상의 어느 한 부위에서 연마 슬러리가 고갈되는 경우 연마시 렌즈의 이러한 부분에서 연마되어 제거되는 양이 달라져 렌즈의 규정곡률이 변화하여 광학적인 결함이 나타나도록 하는 것이 잘 알려져 있다.

종래 많은 형태의 렌즈 연마장치가 개발되어 어느 정도 성공적으로 사용되고 있다. 이들 장치는 두 종류의 형태가 있다. 그 한 형태는 렌즈의 곡률에 맞도록 렌즈의 표면에 접촉되게 변형가능한 탄성 또는 유연성의 연마박막을 갖는 회전연마기 헤드를 이용한다. 이러한 형태의 장치의 예는 다음의 미국특허에 기술되어 있다.

1971년 6월 29일자 미국특허 제3,589,071호(Hans S. Hirschhorn);

1993년 4월 27일자 미국특허 제5,205,083호(Dennis R. Pettibone);

1997년 9월 2일자 미국특허 제5,662,518호(michael D. James 외).

종래기술의 두번째 형태의 렌즈 연마장치는 렌즈 연마박막 상에 압력을 가하기 위한 다수의 플런저를 이용한다. 비록 이들 장치가 대형 망원경의 반사경을 연마할 수 있게 설계된 것이나 이러한 형태의 장치가 본 발명에서 관심의 대상이 된다. 이들 장치의 예가 다음의 미국특허에 기술되어 있다.

1986년 8월 19일자 미국특허 제4,606,151호(Erich Heynacher);

1989년 2월 7일자 미국특허 제4,802,309호(Erich Heynacher);

1989년 7월 25일자 미국특허 제4,850,152호(Erich Heynacher 외).

이들 후자의 예는 연마박막의 여러 영역에 상이한 압력을 가하기 위한 다수의 작동기를 갖는 연마장치를 설명하고 있다. 상이한 압력은 렌즈표면의 여러 영역에서 제거되는 물질의 양에 따라 조절되어 보다 신속한 연마작업이 이루어진다. 이들 장치는 명백한 장점을 가지며 광학기구 표면의 연마에 큰 기술적 발전을 가져왔다고 믿는다.

그러나 이들 장치는 렌즈 연마작업이 통상적으로 렌즈표면의 어느 영역에서 연마 슬러리의 축적과 고갈에 의하여 수행되어 이들 영역에서 연마가 과다하게 이루어지거나 연마가 부족하게 되는 원인이 될 수 있다는 사실에 대하여서는 언급치 않고 있다. 비록 이것이 안과용 렌즈의 광학적 결함의 매우 공통적인 원인이 되지만 종래기술의 장치에서는 연마박막과 렌즈표면 사이에서 연마 슬러리의 운동을 제어하는 방법을 제공하는 것이 없다.

본 발명은 안과용 렌즈에 관한 것으로, 특히 역동적으로 형성가능한 연마박막을 갖는 회전연마기를 이용하여 안과용 렌즈를 연마하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 우선 실시형태에 따른 렌즈 연마장치를 보인 것으로, 이러한 장치에서 공통적인 요소인 구동모터, 제어기구, 케이스 등 다른 기구의 도시를 생략한 사시도.

도 2는 지지블록 상에 착설된 안과용 렌즈의 측면도.

도 3은 렌즈 연마장치에 구성된 회전연마기 헤드의 확대도.

도 4는 렌즈 연마장치 내의 연마단을 보인 부분 사시도.

도 5는 동 측면도.

도 6은 덮혀 있는 박막을 절개하여 보인 렌즈 연마장치의 회전연마기 헤드의 확대사시도.

도 7은 박막을 제거한 상태에서 회전연마기 헤드의 확대 사시도.

도 8은 동 평면도.

도 9는 도 8의 9-9선 단면도.

도 10은 회전연마기 헤드의 저면에 결합되는 매니폴드판의 평면도.

도 11은 회전연마기 헤드에 사용되는 공압회로의 회로도.

도 12는 안과용 렌즈에서 회전연마기 헤드의 이상적인 진로를 보인 설명도.

도 13은 여러 압력영역이 직경방향으로 대향된 부분에서 작동할 때 이들 압력영역을 보인 회전연마기 헤드의 개략 평면도.

도 14는 여러 압력영역이 동심원의 원으로 작동할 때 이들 압력영역을 보인 회전연마기 헤드의 개략 평면도.

그러나, 본 발명에서는 안과용 렌즈를 연마하는 새로운 방법이 제공된다. 또한 안과용 렌즈의 형상에 적응될 수 있게 되어 있고 연마박막과 연마되는 렌즈 사이에서 연마 슬러리를 이동시킬 수 있게 된 회전연마기 헤드가 제공된다.

본 발명의 한 특징에 따라서, 회전연마기 헤드, 이 회전연마기 헤드의 연마부분을 덮는 유연성 박막과, 회전연마기 헤드 상에 연마슬러리를 펌핑하기 위한 펌프와 노즐수단을 갖는 장치를 이용하여 안과용 렌즈의 표면을 연마하는 개선된 방법이 제공된다. 이 새로운 방법은 회전연마기 헤드에 진동운동을 부여하고 연마 슬러리가 회전연마기 헤드와 렌즈표면에 펌프되는 동안에 렌즈표면에 회전연마기 헤드의 연마부분을 접촉케 하는 통상적인 단계로 구성된다. 이러한 새로운 방법의 개선점은 박막에 파동을 부여하여 연마 슬러리가 박막과 렌즈표면 사이로 유동할 수 있도록 박막을 주기적으로 파동시키는 부가적인 단계로 구성된다.

이러한 새로운 방법의 주요 이점은 이러한 방법으로 연마되는 렌즈의 품질을 개선하기 위하여 연마슬러리가 렌즈의 전 표면으로 효과적으로 이동된다는 점이다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 본 발명의 새로운 방법은 또한 박막을 한쌍의 직각축선을 따라 성형하고 각각 연마되는 렌즈의 기준곡면 및 교차곡면과 유사하고 이들에 정렬되는 이들 축선을 따라 박막의 윤곽을 한정하는 단계를 포함한다. 박막의 이러한 성형단계는 연마박막의 연마부분상에 어떠한 압력점이나 이완부분을 가함이 없이 연마작업이 균일하게 이루어지도록 한다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 안과용 렌즈의 연마를 위한 회전연마기 헤드가 제공된다. 회전연마기 헤드는 렌즈 연마장치에 고정하기 위한 취부수단을 갖는 기판과 이러한 기판에 착설된 다수의 공압연결구로 구성된다. 매니폴드판이 기판에 부착되고 각각 공압연결구의 하나에 연통하는 공압회로를 갖는다. 다수의 공압실린더가 매니폴드판에 부착되고 병렬로 정렬된 원형실린더 어레이를 형성하며 각 실린더는 각 하나의 공압회로와 밀폐 연통되게 연결된다. 견고한 외갑체가 모든 실린더를 둘러싸고 있으며, 매니폴드판에 대향하여 각 실린더의 칼라단부를 둘러싼다.

또한 원형어레이의 중앙영역에서 외갑체에 고정적으로 부착되고 실린더와 정렬된 기다란 슬리이브와 실린더와 외갑체를 덮는 유연성 박막이 제공된다. 이 박막은 이로부터 슬리이브측으로 연장되어 슬리이브에 고정되는 축을 갖는다. 각 실린더는 박막의 형성을 위하여 유연성 박막에 대하여 이동가능한 신장단부를 갖는다.

공압연결구가 각 공기압 공급원에 연결될 때 실린더는 각각 안과용 렌즈의 곡률에 따라 박막을 형성토록 제어될 수 있다. 박막이 안과용 렌즈와 접촉할 때 박막의 중앙부분은 박막과 렌즈의 표면 사이에 선택된 압력으로 안과용 렌즈에 대하여 박막이 배치될 수 있도록 하는 기준 접촉점으로서 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 회전연마기 헤드에서 실린더의 에레이는 슬리이브의 둘레에 내외측 동심원으로 구성된다. 따라서, 각 원의 실린더가 독립적이고 주기적으로 작동될 때, 박막은 렌즈의 전 표면으로 연마 슬러리를 유리하게 이동시키는 원형파동으로 파동된다.

본 발명의 또 다른 특징으로, 실린더의 어레이는 회전연마기 헤드의 직경방향으로 대향된 4개의 세그먼트로 분할될 수 있으며, 각 대향된 세그먼트 쌍의 실린더는 렌즈의 표면에 연마 슬러리를 이동시킬 목적으로 박막에 방사상 파동을 발생하기 위하여 집단으로 작동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점으로, 실린더 어레이는 두개의 동심원으로 구성된다. 각 실린더는 신장단부를 가지며, 외측 원에서 실린더의 신장단부에는 이에 D-형 패드가 착설되고 이 패드의 짧은 세그먼트는 원형 어레이의 주연을 따라 연장되며 각 패드는 원형 어레이의 주연에 정렬된 축선을 따라 각 신장단부 상에서 회전된다.

내측 원에서 실린더의 신장단부에는 흡인컵형의 캡이 착설된다. 흡인캡은 진공원과 내측 원의 실린더에 선택적으로 연결될 수 있다. 따라서 외측 원의 실린더가 압력공급원에 연결되고, 내측 원의 실린더 및 흡인캡이 진공원에 연결될 때, 이 어레이의 실린더는 극한적인 렌즈곡률에 따라 박막을 형성하는데 이용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 실린더의 어레이가 통상적인 안과용 렌즈의 블랭크에 의하여 한정되는 영역과 유사한 콤팩트한 구성이라는 점이다. 실린더의 어레이는 통상적인 크기를 가지고, 예를 들어 기존의 렌즈 연마장치를 개조하기 위하여 통상적인 렌즈연마 및 광택처리장치에 적용함으로서 회전연마기 헤드를 광학산업에 경제적이고 유용하게 적용할 수 있도록 회전연마기에 착설될 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 많은 형태의 실시형태가 가능하나 도시되고 본문에 상세히 설명되는 본 발명에 따른 장치의 특정 실시형태와 장치의 이용방법은 그 내용이 본 발명의 원리의 예이며, 본 발명이 이로써 제한되지 않는 것임을 이해할 것이다.

먼저, 도 1, 도 2 및 도 3에서는 안과용 렌즈를 연마하기 위한 새로운 방법을 수행하기 위한 본 발명의 우선 실시형태에 따른 장치, 지지블록 상에 착설된 전형적인 안과용 렌즈와 이러한 장치에 사용되는 회전연마기 헤드를 보이고 있다. 그러나, 이러한 장치를 설명하기에 앞서, 도 1의 도면을 보다 명백히 이해할 수 있도록 하기 위하여 일반적인 지식이 필요할 것이다. 안과용 렌즈의 연마는 렌즈표면의 최종 곡률이 가공공정에서 결정되고 연마공정중에는 변경되지 않는 초정밀 렌즈 제조장치에서 안과용 렌즈의 제조에 있어서 선택적인 단계에 속한다. 안과용 렌즈의 연마는 최고품질의 렌즈를 생산하기 위하여 렌즈의 표면으로부터 눈에 보이지 않거나 거의 보이지 않는 가공결함을 제거하는데 선택적으로 수행되는 경연마(輕硏磨) 공정이다. 렌즈의 연마는 렌즈에 최종적으로 투명 수지코팅을 하기 전에 수행된다.

이와 같이, 이러한 연마공정중에 단정할 수 있는 결과를 얻기 위하여 정밀하고 제어가능한 방법으로 렌즈표면으로부터 물질을 제거하는 것이 중요한 것임을 이해할 것이다. 이것이 우선 실시형태에 따른 장치와 방법의 주요목적인 것이다.

우선 실시형태에 따른 장치는 세척단(20), 연마단(22)과 렌즈블록(28) 상에 고정된 안과용 렌즈(26)를 배치단(도시하지 않았음)으로부터 세척단(20)으로 이송하고 세척단(20)으로부터 연마단(22)으로 이송하며 연마단(22)으로부터 다시 세척단(20)과 작업자가 장치로부터 렌즈(26)을 옮겨내는 배치단(도시하지 않았음)으로 이송하기 위한 로버트 픽커(robotic picker)(24)의 조합으로 구성된다. 배치단(도시하지 않았음)은 세척단에 결합될 수 있으며, 렌즈(26)와 렌즈블록(28)은 초기에 장치의 작업자에 의하여 세척단(20)에 배치될 수 있다.

로버트 픽커(24)는 렌즈블록(28)을 파지고정하기 위한 파지조립체(40)와 이 파지조립체(40)를 화살표(42')(44')로 보인 바와 같은 횡방향 및 종방향으로 이동시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제 2 선형작동기와 슬라이드 조립체(42)(44)로 구성된다. 또한 로버트 픽커(24)는 렌즈블록(28)을 파지하거나 해제하기 위하여 상하로 이동가능하게 되어 있다. 렌즈(26)는 세척단 또는 배치단(도시하지 않았음)중 하나의 척에 형성된 홈(도시하지 않았음)에 기준슬로트(50)의 방향을 손으로 맞추어 이들 세척단 또는 배치단에 공급되는 것이 좋다.

다시 도 1로 돌아가서, 세척단(20)은 렌즈블록(28)을 고정하기 위한 제 1 진공척(60)(도 3의 진공척 80과 유사함)으로 구성된다. 제 1 진공척(60)은 세척과정중에 렌즈(28)가 회정할 수 있는 회전작동기(62)의 축에 착설된다. 또한 제 3 선형작동기와 슬라이드 조립체(68)에 의하여 회전작동기(62)에 대해 상하측으로 작동되는 제 1 구조물(66) 상에 세척통(64)이 착설된다. 제 1 진공척(60)에는 비산방지판 (70)이 이동가능하게 착설되고 세척통(64) 내에 분사노즐(72)이 착설된다. 세척과정중에 세척통(64)은 비산방지판(70)에 대하여 상측으로 상승하여 렌즈(26), 렌즈블록(28) 및 분사노즐(72)을 완전히 감싼다. 그리고 렌즈(26)가 수회 회전하는 중에 물 또는 물과 세제의 혼합물이 렌즈에 대하여 분사된다. 세척과정이 완료되었을 때, 렌즈(26)는 로버트 픽커(24)에 의하여 연마단(22)으로 이송된다.

연마단은 연마과정중에 렌즈(26)를 고정하기 위한 제 2 진공척(80)으로 구성된다. 제 2 진공척(80)이 회전연마기 헤드(82)의 상부에 착설되어 연마될 렌즈(26)의 표면이 회전연마기 헤드(82)의 상측부를 향하여 하향 배치된다.

제 2 진공척(80)은 도면을 간단히 표시하기 위하여 일부만을 도시한 제 2 구조물에 착설된다. 이러한 제 2 구조물은 각각 제 4, 제 5 및 제 6 선형작동기와 슬라이드 조립체(84)(86)(88)로 구성된다. 이들 선형작동기와 슬라이드 조립체는 각각 화살표(84')(86')(88')로 보인 3개의 대각선 방향으로 제 2 진공척(80)을 이동시키기 위하여 작동할 수 있다. 이러한 제 2 진공척(80)의 운동은 초기에 회전연마기 헤드(82)의 중립수직축선과 일치되게 렌즈의 중심을 맞추거나 또는 초기에 예를 들어 이러한 렌즈의 프리즘 각도를 조절하기 위하여 회전연마기 헤드의 중립축선에 대해 오프셋트의 거리를 두고 렌즈를 배치하는데 유리하다. 또한 렌즈가 부분적으로 지나치게 연마되거나 부족하게 연마되는 것을 방지하기 위하여 연마과정중에 회전연마기 헤드의 중립축선에 대하여 화살표(84')(86')로 보인 전후좌우의 방향으로 렌즈(26)를 연속하여 이동시키는 것이 좋다.

제 2 진공척(80)과 회전연마기 헤드(82)는 밀폐실(100)에 착설되는 것이 좋다. 밀폐실(100)은 유리투시창(102)을 가지며, 세척통(64)은 투명물질로 구성되어 장치에 근접하여 작업하는 작업자가 이들을 모니터할 수 있다.

연마 슬러리는 도 3에서 보인 바와 같이 하나 이상의 슬러리 노즐(104)을 통하여 회전연마기 헤드(82)와 렌즈(26) 상에 연속하여 펌프된다.

장치의 회전연마기 헤드(82)는 예를 들어 1993년 1월 5일자 특허된 미국특허 제5,175,961호(John R. Bolton)에 기술된 형태의 기구에 의하여 원형 진동운동으로 작동된다. 풀리(106)를 통하여 회전력이 기구에 전달된다.

도 3에서는 진공척(80)과 회전연마기 헤드(82)가 확대 도시되어 있다. 제 2 진공척(80)은 부분적으로만 도시되어 있다. 부분적으로 도시한 것은 도면의 설명을 간명하게 하기 위한 것이다. 그러나, 이러한 척(80)과 제 1 진공척(60)이 진공으로 작동되고 하나만을 도시한 도관(110)과 같은 도관에 의하여 진공원과 적당한 제어밸브에 연결되는 것임을 충분히 이해할 것이다.

우선 실시형태에 따른 장치에 있어서, 진공척(80)이 짐발(gimbal)(112)에 착설되고 이는 다시 제 6 선형작동기(88)에 고정된 수직지지대(114)에 착설된다. 이러한 설치상태가 도 4와 도 5에 상세히 도시되어 있다.

짐발(112)은 수직지지대(114)의 제 1 베어링(도시하지 않았음)을 통하여 관통된 제 1 축선(118)을 따라 그 중심에서 회전되는 제 1 C-형부재(116)로 구성된다. 제 2 C-형부재(120)는 그 양 단부가 제 1 축선(118)에 수직인 제 2 축선(122)을 따라 제 1 C-형부재의 양 단부에 각각 연결된다.

제 2 C-형부재(120)는 도 5에서 보인 바와 같이 그 상측부에 평면부(124)를 갖는다. 이 평면부는 척(80)에 렌즈블록(28)을 삽입하는 중에 또는 척으로부터 이 렌즈블록을 분리할 때 짐발(112)을 배치하고 안정화 시키기 위하여 이 평면부에 대하여 정지부재(126)를 선택적으로 접촉케 하는데 유리하게 이용될 수 있다.

다시 도 3으로 돌아가서, 회전연마기 헤드(82)는 그 작동부분을 완전히 덮는 직물커버(130)로 덮이는 것이 좋다. 이 직물커버(130)는 회전연마기 헤드의 확대부분의 하측에서 탄성밴드(132)에 의하여 회전연마기 헤드의 둘레에 고정된다. 직물커버(130)의 직물지는 내구성이 양호하고 연마 슬러리의 흡수와 보유에 관련하여 양호한 특성을 갖도록 선택된다. 직물커버(130)의 제조에 사용되는 직물지로서는 상표명 Wearforce_TM"F"로 DuPont_TM사에서 시판하는 것이 좋다. DuPont_TM사, 즉 E.I. du Pont de Nemours and Company는 본사가 미국 델라웨어주 19898 위밍튼 마켓스트리트 1007에 소재하며 세계 여러나라에 사무소를 두고 있다.

본 발명 장치의 작동중에 렌즈(26)가 회전연마기 헤드(82)에 고정되고 연마 슬러리가 렌즈의 주연으로 펌프될 때, 렌즈(26)의 중앙부는 예를 들어 렌즈의 주연영역에 비하여 슬러리가 충분이 순환되지 않을 것이다.

슬러리는 물과 같은 액체와 전형적으로 크기가 5 미크론 이하인 산화알루미늄 입자로 된 미세 연마입자의 고체로 구성되는 것으로 알려져 있다. 액체를 사용하는 목적은 연마입자를 연마될 전체 영역으로 운반하고 렌즈로부터 연마된 플라스틱 또는 유리입자를 씻어낼 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 렌즈가 회전연마기 헤드에 완전히 밀착되었을 때 슬러리가 렌즈의 전 표면으로 분배될 수 없다. 이러한 점이 회전연마기 헤드(82)를 덮고 있는 직물커버(130)의 불균일한 마모의 원인이 된다. 렌즈의 전 표면으로 슬러리가 불균일하게 분배되면 렌즈의 연마가 불균일하게 된다.

이러한 연마결함을 방지하기 위하여, 우선 실시형태의 회전연마기 헤드(82)는 도 3과 도 6에서 보인 바와 같은 만곡형 박막(134)과 렌즈(26)의 곡률에 따라 박막을 정형하고 직물커버(130), 박막(134)과 렌즈(26)의 전 표면 사이의 압력분포가 균일하게 유지될 수 있도록 하기 위하여 박막의 하측에 착설되는 다수의 공압실린더(136)을 갖는다. 박막(134))은 슬러리가 공압실린더(136)에 관련된 기계기구를 오염시키지 않도록 하기 위하여 방수성인 유연성의 고무물질로 구성되는 것이 좋다.

우선 실시형태에 따른 회전연마기 헤드(82)의 공압실린더(136)는 박막과 렌즈(26) 사이로 연마 슬러리를 이동시키기 위하여 박막(134)을 주기적으로 파동시키는 부가적인 기능을 수행한다.

도 6-도 11에서, 우선 실시형태의 회전연마기 헤드(82)가 보다 상세히 설명될 것이다. 회전연마기 헤드(82)는 중심 슬리이브(138)의 둘레에 원형 또는 육각형의 어레이로 배치된 18개의 공압실린더(136)로 구성된다. 원형 또는 육각형의 어레이는 직경이 표준형 렌즈블랭크의 직경보다 약간 크다. 공압실린더(136)의 어레이는 두개의 동심원으로 구성되고, 외측원의 어레이는 12개의 외측 플런저(140)를 가지고 내측원의 어레이는 6개의 내측 플런저(142)를 갖는다.

회전연마기 헤드(82)의 한 변형형태에서, 각 공압실린더(136)는 단동형이고 스프링 복귀형이며 칼라에 의하여 취부되는 형태이다. 이들 각각의 스트로크는 회전연마기 헤드의 전체 조절범위에 걸쳐 그 중간 스트로크 영역에서 작동토록 선택된다. 이에 관하여, 본 발명 우선 실시형태의 회전연마기 헤드의 박막(134)은 그 곡률이 약 -6 디옵터인 약간의 오목형으로부터 평면까지 또는 약 16 디옵터의 볼록형까지 조절되는 것이 좋다.

각 외측 플런저(140)의 롯드단부는 D-형 패드(144)를 가지며 이 패드에서 짧은 부분이 원형 어레이의 주면을 따라 원호를 이룬다. 각 D-형 패드(144)는 롯드단부를 통하여 상기 언급된 짧은 부분을 따라 연장된 핀(146)(도9)에서 롯드단부에 대하여 회전된다. 패드(144)의 이러한 구조는 그 전체의 작동영역, 특히 그 주연을 따라 박막(136)을 작동시키는데 유리하다.

내측 플런저(142)의 롯드단부는 진공형인 컵형 캡(148)을 갖는다. 이들 캡의 형상은 이들 플런저의 공압실린더(136)가 외측으로 작동될 때 박막의 하측으로 균일한 분포의 압력을 가하는데 유리하다. 또한 이들 컵형 캡(148)은 이에 진공을 가하고 예를 들어 평면구조에 박막을 이러한 평면구조의 형상을 이루도록 정형하거나 이후 상세히 설명되는 바와 같이 하측으로 연마 슬러리를 이동시키기 위하여 박막을 파동시키기 위한 흡인력을 선택적으로 가하는데 유리하다.

후자의 경우에 있어서, 내측 플런저(142)를 작동시키는 공압실린더(136)는 진공 공급포트와 연통하는 속이 비어 있는 중공형의 롯드를 가지며 단동 스프링 신장형이다. 캡(148)이 착설된 내측 플런저(142)는 진공원에 연결되는 반면에 이들의 각 실린더(136)는 공기압력원에 연결된다. 이러한 구성에서 각 실린더는 진공포트와 압력포트를 갖는다. 진공포트는 중공형 플런저 롯드에 연결되고 압력포트는 상기 롯드의 외측에 있는 피스턴에 연결된다. 그러나, 이러한 구성에서 공압시스템의 전문가에게 잘 알려진 부분들에 대하여서는 도시를 생략하였다.

중심 슬리이브(138)는 내외측 플런저(140)(142)에 대하여 고정적이다. 이는 공압실린더(136)의 축선에 평행하게 정렬된 종축선을 갖는다. 슬리이브(138)는 회전연마기 헤드(82)의 중심축선을 이룬다. 중심 슬리이브(138)는 그 내부 크기가 박막 내측의 중앙영역으로부터 연장된 축(150)이 삽입되어 고정될 수 있게 되어 있다. 이 축(150)은 이 축(150)이 연마될 표면을 따라 박막을 정형하기 위한 기준점을 제공토록 슬리이브(138)의 내측에 견고히 고정된다. 축(15)은 박막(134)과 마찬가지로 탄성고무로 되어 있으며 박막(134)에 접착되거나 일체로 형성된다. 축(150)에 근접한 박막의 부분은 렌즈에 대하여 배치되므로 렌즈의 표면에 접촉하는 상태가 유지되는 고정기부를 제공하고 이로부터 박막은 연마되는 렌즈의 곡률에 일치하는 형상을 이루게 된다. 또한 축(150)에 근접한 박막의 부분은 압력 측정장치가 제 6 선형작동기(88)의 운동을 제어하기 위하여 사용될 때 연마될 렌즈에 대하여 회전연마기 헤드(82)를 이동시키는 기준점을 제공한다. 제 6 선형작동기(88)는 조절가능한 고정밀 압력조절기(도시하지 않았음)에 연결된 공압 선형작동기(도시하지 않았음)로 구성된다. 축(150)과 조합되어 사용되는 이러한 공압기구는 렌즈 연마장치의 작업자가 회전연마기 헤드(82)와 연마될 렌즈표면 사이의 기초압력을 정확히 설정할 수 있도록 한다.

도 7, 도 9 및 도 10에서, 각 실린더(136)의 포트형 단부(152)는 매니폴드판(154)에 배치되고 이 매니폴드판의 요입부 내에서 밀봉된다. 매니폴드판 (154)과 공압실린더(136)는 견고한 외갑체(155)에 의하여 둘러싸여 있다. 이 외갑체는 또한 각 실린더(136)가 서로 일정한 간격을 두고 평행하게 정렬되도록 매니폴드판(154)에 대향하여 각 공압실린더의 칼라단부를 감싸고 있다. 또한 슬리이브 (138)가 이 외갑체(155)에 고정되고 실린더(136)와 평행하게 연장된다. 외갑체 (155)는 박막(134)의 내부에 구성되어 있는 하나 이상의 리브(도시하지 않았음)가 일치 결합되고 박막이 정확한 방향에서 고정될 수 있도록 그 외측면에 하나 이상의 슬로트(158)를 갖는다.

매니폴드판(154)은 하나 이상의 실린더(136)를 회전연마기 헤드(82)의 기판(162)으로부터 연장된 6개의 각 압력공급연결구(160)에 연통하는 6개의 각 통공(158)에 연결하는 6개의 회로요구(156)를 갖는다. 기판(162)은 도시된 바와 같이 볼트공을 통하여 체결되는 볼트에 의하여 진동기구의 축에 착설할 수 있다. 6개의 회로요구(156)는 중심의 축(150)과 함께 회전연마기 헤드(82)의 7개 압력영역을 형성하도록 둘 이상의 실린더(136)를 연결한다. 각 영역은 도 8, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 영문자 'A'-'G'로 표시하였다.

각 압력공급연결구(160)는 공기압력공급 매니폴드(166)에 연결된 솔레노이드작동형 공압밸브(164)에 연결된다. 공기압력공급 매니폴드(166)으로의 공급포트에는 정밀비례 압력조절기(168)가 제공된다. 각 실린더(136)에 대한 가압은 하나의 솔레노이드 밸브(164)를 작동시키고 그때마다 압력조절기(168)의 설정압력을 변경시킴으로서 이루어진다. 압력조절기(168)는 컴퓨터 제어형의 신속 응답형이고 6개의 모든 라인의 폐쇄와 가압은 매우 짧은 시간, 실제로 수초 이내에 이루어진다. 각 실린더(136)의 압력은 회전연마기 헤드의 전체 작동시간중에 반복적으로 조절된다. 내측 플런저(142)가 진공하에 사용될 때 유사한 회로(도시하지 않았음)가 이들 플런저의 캡(148)에서 또는 플런저(142)와 캡(148) 모두에서 이들 플런저의 진공설정값을 제어하기 위하여 이용된다.

도 10에서, 제 7 회로(170)와 제 7 통공(172)이 매니폴드판(154)에 도시되어 있다. 이러한 회로요구는 압력공급연결구(160)에 연결되고 공기압력공급 매니폴드 (166)와 조절기(168)에 연결된다. 회로요구(170)는 도 9에서 보인 바와 같이 회전연마기 헤드(82)의 중앙영역을 통하여 통공(174)에 연결된다. 박막(134)은 예를 들어 도 6과 도 9에서 보인 바와 같이 요구(176)에서 외갑체(155)의 둘레에 밀폐된다. 공기압력이 통공(174)을 통하여 유입될 때 이 압력은 회전연마기 헤드의 내측에서 박막의 하측으로 전달되어 박막을 팽창시킨다. 박막 내의 가벼운 정압력은 각 플런저(140) 또는 플런저(142)에서 부분적인 압력집중영역을 줄이는데 유리하다. 마찬가지로 예를 들어 박막(134)이 큰 곡률을 이룰 수 있도록 회로요구(170)에 진공이 가하여질 수 있다.

도 12에서, 3개의 영역 'A'로 보인 것은 렌즈의 연마중 회전연마기 헤드(82)의 중심영역 이동경로를 보인 것이다. 이 도면에는 영역 'A'만을 도시하였으나 이는 렌즈(26)의 표면에 대한 전체 회전연마기 헤드(82)의 운동을 설명하기 위한 것이다. 진동운동의 직경이나 속도는 조절가능하다. 우선 실시형태의 장치에서 직경이 약 75mm인 렌즈를 연마하는데 만족스러운 직경값은 약 10-20mm이고, 속도는 약 300-600 싸이클/분이다.

도 13은 회전연마기 헤드(82)의 작동을 보다 잘 이해할 수 있도록 하는데 참조된다. 이 도면은 회전연마기 헤드(82)와 축(150) 및 플런저(140)(142)에 의하여 이루어지는 7개의 영역의 평면도이다. 이들 영역의 구성은 이 도면에서 보인 바와 같이, 하나 이상의 영역을 그룹화 하여 4개의 구획영역으로 나눌 수 있도록 한다. 구획영역(180)(182)은 대향되고 대칭이다. 마찬가지로 구획영역(184)(186)도 대향되고 대칭이며 구획영역(180)(182)과 직각을 이루도록 배치되어 있다.

구획영역(180)(182)은 예를 들어 회전연마기 헤드에서 연마될 때 렌즈의 교차곡면의 축선(188)(이를 교차곡면축선이라 함)을 따라 배치된다. 마찬가지로 구획영역(184)(186)은 기준곡면축선(190)을 따라 배치된다. 교차곡면축선(188)의 일측의 모든 영역은 이 축선의 타측의 영역에 대하여 대칭으로 배치된다. 마찬가지로, 기준곡면축선(188)의 일측영역의 위치는 이 축선의 타측의 영역에 대하여 대칭이다. 따라서, 회전연마기 헤드의 각 영역은 회전연마기 헤드의 직각을 이루는 축선(188)(190)을 중심으로 하여 사방으로 대칭을 이루어 배치된다. 회전연마기 헤드(82)에서 압력영역의 이러한 구성의 이점은 다음의 설명에서 명백하게 될 것이다.

구획영역(180)(182)에 의하여 한정된 압력영역의 압력설정값은 연마될 렌즈의 교차곡면의 형상에 따라 조절될 수 있다. 마찬가지로, 구획영역(184)(186)에 의하여한정된 압력영역의 압력설정값은 렌즈의 기준곡면의 형상에 따라 조절될 수 있다. 두쌍의 구획영역을 따른 압력기울기의 생성가능성은 렌즈(26)의 두 기본곡률에 따라 회전연마기 헤드(82)의 박막을 직각 단면의 윤곽으로 정형함으로서 렌즈표면의 균일한 연마가 이루어질 수 있도록 하는데 유리한 것으로 입증되었다.

우선 실시형태의 회전연마기 헤드(82)의 다른 주요특성이 도 14에서 설명되며 이는 회전연마기 헤드에서 압력영역의 대칭배열에 직접 관련이 있다. 회전연마기 헤드(82)의 18개의 공압실린더(136)는 4개의 대칭구획영역(180,182,184,186)을 형성하는 것에 대하여 상기 언급된 바와 같이 7개의 영역으로 배열된다. 또한 7개의 영역은 3개의 동심원 또는 3개의 동심 육각형을 이루도록 구성된다. 그러나, 설명을 간명히 하기 위하여 도면에서는 동심원의 것이 도시되어 있다. 제 1 원(192)은 고정된 축(150)을 갖는 단일영역 'A'으로 구성된다. 제 2 원(194)은 각각 4개 및 2개의 공압실린더(136)를 갖는 두 영역 'B' 및 'E'로 구성된다. 제 3 원은 각각 2개의 실린더, 4개의 실린더, 4개의 실린더와 2개의 실린더를 갖는 4개의 영역 'C', 'D', 'F' 및 'G'로 구성된다. 각 영역 'B'-'G'의 각 실린더(136)는 동일영역에서 타측 실린더와 직경방향으로 대칭이다.

각 원(194)(196)을 따라 배치된 모든 공압실린더의 압력 또는 원(194)을 따라 배치된 플런저(142)의 진공값은 이들의 규정값으로부터 주기적으로 감소 또는 증가되어 박막(134)이 제어된 위치에서 만곡되고 박막이 렌즈(26)의 표면에 대하여 파동될 수 있다. 원(194)196)의 어레이는 렌즈(26)의 중앙을 향하여 적량의 연마슬러리를 공급하거나 렌즈의 중앙영역으로부터 렌즈의 주연방향으로 슬러리를 몰아 내도록 독립적으로 그리고 순서대로 작동할 수 있다. 박막(134)의 이러한 제어된 파옹둥동과 이로써 생성된 펌핑작용은 렌즈의 전 표면에 연마슬러리를 일정하게 공급하는 것으로 유지하는데 유리하다.

각 원으로 구성된 영역이 회전연마기 헤드의 구성에 대하여 직경방향으로 대칭이고 각 영역이 지정된 시간 동안 작동되므로 박막의 파동중 회전연마기 헤드의 연마효과는 렌즈의 전 표면이 균일하게 연마될 수 있도록 제어할 수 있다.

박막의 파동에 의하여 원형파의 맥동으로 작용하는 펌핑작용은 박막의 곡률이 최대값에 가까울 때 일부 사용자에 의하여 선호될 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 렌즈곡률이 평면에 가까울 때 각 쌍의 구회영역(180-182)(184-186)에서 압력기울기는 박막에 방사상 맥동파를 발생하기 위하여, 그리고 렌즈의 전 표면에 걸쳐 연마슬러리가 공급되고 확산되도록 일소방식으로 박막(134)을 파동시키기 위하여 달리 변화될 수 있다. 박막이 원형파 모드 또는 방사상파 모드로 주기적으로 파동하든가 간에 연마작용의 효율은 현저히 증가될 수 있음이 확인되었다. 박막의 맥동파동작용은 각 실린더의 규정된 압력값에 첨가되는 것이 좋음을 이해할 것이다. 따라서, 박막(134)의 프로그램된 곡률은 각 파의 형성 전후에 그리고, 각 파의 노드에서 항상 유지된다.

비록 상기 언급된 맥동효과가 렌즈의 연마작업을 크게 개선하는 것으로 알려져 있으나, 전문가라면 상기 언급된 맥동효과가 렌즈와 회전연마기 헤드 사이의 연마슬러리층을 새롭게 바꾸어 주기 위하여 회전연마기 헤드로부터 렌즈를 주기적으로 들어올릴 필요성을 완전히 배제하지 아니함을 이해할 것이다.

우선 실시형태에 따른 장치의 보다 정교한 이용 및 작동방법에 관하여, 이는 이상의 설명으로부터 명백하게 되며 이용 및 작동방법의 다른 설명은 중복될 수 있어 생략한다.

이상의 내용과 도면으로 본 발명의 한 실시형태가 설명되었으나 전문가라면 본 발명의 기술사상과 범위를 벗어남이 없이 여러가지 수정형태가 채택될 수 있을 것이다. 따라서 이상의 설명과 도시된 내용은 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며 그 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 한정된다.

Claims

회전연마기 헤드, 상기 회전연마기 헤드의 연마부분을 덮는 유연성 박막과 상기 회전연마기 헤드 상에 연마슬러리를 펌핑하기 위한 펌프와 노즐수단을 갖는 장치를 이용하여 안과용 렌즈의 표면을 연마하는 안과용 렌즈의 연마방법으로서, 이 방법이 상기 회전연마기 헤드에 진동운동을 부여하고, 연마슬러리가 상기 회전연마기 헤드와 상기 렌즈표면에 펌프되는 동안에 상기 렌즈표면에 상기 회전연마기 헤드의 연마부분을 접촉케 하는 단계로 구성되는 것에 있어서, 상기 박막에 파동을 부여하여 상기 연마슬러리가 상기 박막과 상기 렌즈표면 사이로 유동할 수 있도록 상기 박막을 주기적으로 파동시키는 부가적인 단계로 구성됨을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 1 항에 있어서, 상기 회전연마기 헤드가 원형이고 상기 박막에 파동을 부여하기 위하여 상기 박막을 주기적으로 파동시키는 상기 단계가 상기 박막에 방사상 파를 부여하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 1 항에 있어서, 상기 회전연마기 헤드가 원형이고 상기 박막에 파동을 부여하기 위하여 상기 박막을 주기적으로 파동시키는 상기 단계가 상기 박막에 원형파를 부여하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 1 항에 있어서, 상기 회전연마기 헤드가 중심축선을 가지고, 상기 방법이 상기 렌즈를 상기 중심축선에 대하여 전후좌우로 이동시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 회전연마기 헤드가 중심축선을 가지고, 상기 방법이 상기 중심축선에 수직인 한 쌍의 직각축선을 따라 상기 박막을 정형하고, 상기 렌즈의 각 기준 및 교차곡면과 유사하게 상기 축선을 따라 상기 박막의 단면윤곽을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 5 항에 있어서, 상기 박막의 단면윤곽이 상기 각 파의 전후와 상기 각 파의 노드에서 유지됨을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 5 항에 있어서, 상기 박막을 정형하는 단계가 상기 회전연마기에 대하여 상기 박막을 동시에 밀고 당기는 단계를 포함함을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 5 항에 있어서, 상기 박막을 정형하는 단계가 상기 박막을 가볍게 팽창시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
제 5 항에 있어서, 상기 박막에 파동을 부여하기 위하여 상기 박막을 주기적으로 파동시키는 상기 단계가 상기 박막의 일부를 상기 랜즈표면에 연속하여 접촉 유지하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마방법.
안과용 렌즈의 연마를 위한 회전연마기 헤드에 있어서, 이 회전연마기 헤드가 렌즈 연마장치에 고정하기 위한 취부수단을 가지며 다수의 공압연결구가 착설된 기판, 상기 기판에 부착되고 각각 상기 공압연결구의 하나에 연통하는 공압회로를 갖는 매니폴드판, 상기 매니폴드판에 부착되고 병렬로 정렬된 원형 실린더 어레이를 형성하며 각 하나의 상기 공압회로와 밀폐연통되게 연결된 다수의 공압실린더, 상기 모든 실린더를 둘러싸고 있으며 상기 매니폴드판에 대향하여 각 단부를 둘러싸고 있는 외갑체, 상기 원형어레이의 중앙영역에서 상기 외갑체에 고정적으로 부착되고, 상기 실린더와 정렬된 기다란 슬리이브와, 상기 실린더와 상기 외갑체를 덮고 있으며 상기 슬리이브측으로 연장되어 상기 슬리이브에 고정되는 축을 갖는 유연성 박막으로 구성되고, 상기 각 실린더가 상기 박막의 형성을 위하여 상기 유연성 박막에 대하여 이동가능한 신장단부를 가지며, 상기 공압연결구가 각 공기압 공급원에 연결될 때 상기 실린더가 각각 안과용 렌즈의 곡률에 따라 상기 박막을 정형토록 제어될 수 있고, 상기 박막이 안과용 렌즈와 접촉할 때 상기 박막의 중앙부분이 상기 박막과 상기 렌즈 사이에 선택된 압력으로 상기 렌즈에 대하여 상기 박막이 배치될 수 있도록 하는 기준 접촉점으로서 이용될 수 있음을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마용 회전연마기 헤드.
제 10 항에 있어서, 상기 실린더의 어레이가 상기 슬리이브를 중심으로 하여 내외측 동심원으로 구성됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
제 10 항에 있어서, 상기 매니폴드판의 상기 공압회로가 상기 박막을 팽창시키기 위하여 상기 박막의 내측과 연통하는 하나의 회로로 구성됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
제 10 항에 있어서, 상기 어레이가 대향된 두쌍의 세그먼트로 나누어질 수 있으며 상기 공압회로가 상기 각 쌍의 상기 공압실린더에 공통으로 연결됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
제 13 항에 있어서, 상기 공압회로가 상기 각 원의 상기 실린더에 공통으로 연결됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
제 10 항에 있어서, 상기 외측 원에서 상기 실린더의 상기 신장단부에 D-형 패드가 착설되고, 상기 D-형 패드의 짧은 세그먼트는 상기 원형어레이의 주연을 따라 연장되며, 상기 패드는 상기 원형어레이의 주연에 정렬된 축선을 따라 각 신장단부 상에서 회전됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
제 15 항에 있어서, 상기 내측 원에서 상기 실린더의 상기 신장단부에 흡인컵형의 캡이 착설됨을 특징으로 하는 회전연마기 헤드.
안과용 렌즈의 연마장치에 있어서, 이 장치가 회전연마기 헤드, 상기 회전연마기 헤드에 진동운동을 부여하기 위한 수단, 상기 진동운동에 대하여 안과용 렌즈를 상기 회전연마기 헤드에 접촉유지되게 하는 수단과, 상기 회전연마기 헤드에 연마슬러리를 펌핑하기 위한 수단을 갖는 렌즈 연마단으로 구성되고, 상기 회전연마기 헤드가 이에 착설되는 유연성 박막과 상기 박막을 주기적으로 파동시키기 위하여 상기 박막의 하측에 착설되는 수단을 가지며, 상기 회전연마기 헤드가 안과용 렌즈의 표면을 가로질러 진동될 때, 연마슬러리가 상기 박막에 펌핑될 때와 상기 박막이 주기적으로 파동될 때, 상기 슬러리가 상기 렌즈표면을 연마하기 위하여 상기 박막과 상기 렌즈표면 사이로 이동할 수 있음을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 연마장치.
제 17 항에 있어서, 상기 박막을 파동시키는 수단이 상기 박막에 방사상 파동을 형성하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 연마장치.
제 17 항에 있어서, 상기 박막을 파동시키는 수단이 상기 박막에 원형파동을 형성하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 연마장치.
제 17 항에 있어서, 상기 박막을 파동시키는 수단이 한 쌍의 수직축선을 따라 상기 박막을 정형하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 연마장치.