KR20020095848A - 비구면 연마공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비구면 광학소자를 연마하기 위한 비구면 연마기에 관한 것으로,연마공구의 외형을 유지하면서 저면이 오목한 비구면상으로 형성됨과 더불어 다수개의 슬롯이 소정간격으로 형성된 공구몸체, 슬롯에 삽입 설치되는 탄성수단, 탄성수단 저면에 부착되어 공작물을 연마가공하는 연마패드 및 공구몸체 상면에 설치되어 탄성수단에 압력을 작용시키는 가압수단으로 구성되고, 연마가공이 진행되어 공작물의 형상이 변하여도 탄성수단과 가압수단을 통해 패드와 공작물사이의 압력을 일정하게 유지하여 하나의 공구로 비구면 형상을 총형가공할 수 있으므로써 가공시간을 단축할 수 있음과 더불어 가공정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

비구면 연마공구{Aspherial surface for grinding tool}

본 발명은 비구면 연마공구에 관한 것으로, 특히 축대칭 비구면 광학소자를 공구교환없이 하나의 공구로 총형 연마하기 위한 비구면 연마공구에 관한 것이다.

일반적으로 CRT 패널 등 광학소자는 최근에 시각적 효과를 증대시키기 위해 패널의 표시면을 평탄화 즉, 복합적인 곡률을 가지는 소위 비구면패널의 이용이 증대되고 있으며, 또한 빛의 굴절을 방지하고자 매우 정밀하게 표면처리하고 있으며, 이와 같은 표면처리를 위해 황삭, 정삭, 광택연마 등 다수의 연마공정을 통해 이루어진다.

그리고, 연마공구를 통한 어느 한 점에서의 연마 가공량은 아래의 수학식 1로 표현된 Preston의 경험식을 사용하여 구할 수 있다.

여기서,K는 연마입자와 공구 및 공작물재질 등 연마조건에 의해 결정되는 비례정수, P 는 폴리셔와 공작물의 상대속도, t 는 연마시간이다. 한 점에서의 제거율(h)이 가공조건에 대하여 알려지면 다음의 방법으로 그 결과를 적용할 수 있다. 즉, 시간 간격을 압력과 속도가 거의 일정하게 남아있는 동안으로 설명하면 공작물 표면상의 한점에서의 가공깊이는 아래의 수학식 2와 같이 단순한 시간적분이된다.

또한 연마헤드의 압력을 일정하게 제어하는 것에 의해 임의의 x점에서의 가공시간 t동안 가공된 가공깊이는 아래의 수학식 3 및 4와 같이 쓸 수 있다.

여기서 s는 공구와 공작물간의 상대운동거리로서, 이 거리(s)를 조절하는 것에 의해 원하는 형상으로 공작물을 연마하는 것이 가능하다는 것이 알려져 있다.

도 1 은 종래의 비구면 연마공구에 의한 연마방법을 설명하기 위한 일부절개단면도, 도 2 는 종래의 비구면 연마공구의 저면도이다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 종래의 비구면 연마공구(100)는 공구몸체(101)에 비구면의 공작물(110)에 대응되게 비구면을 형성하고, 이 몸체(101)에 연마패드(102)를 부착하여 이루어져 있다.

전술한 바와 같이 이루어진 종래의 연마공구에 의하면 연마가공이 진행됨에 따라서 연마공구(100)와 공작물(110)간의 가공압력이 가공점에 따라서 바뀌게 되어제거율이 달라지게 된다. 따라서 하나의 공구로 미세한 비구면 가공량을 가공한 후 변경된 형상에 맞는 순차적인 공구를 사용하여 목표로 하는 비구면을 가공하도록 되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 연마방법으로는 비구면 가공시 여러개의 공구의 제작과 각각의 공구에서의 가공량 산정과 공정제어가 필요하다. 따라서 가공시 여러개의 공구의 제작과 각각의 공구에서의 가공량 산정과 공정제어가 필요하다. 따라서 가공시간의 많이 소요되고, 정밀한 가공정도를 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명의 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 비구면 공작물을 공구교환없이 하나의 공구로 연마하므로써 가공시간을 단축하고 가공정밀도를 향상시킬 수 있는 비구면 연마공구를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래의 비구면 연마공구에 의한 연마방법을 설명하기 위한 일부절개단면도.

도 2 는 종래의 비구면 연마공구의 저면도.

도 3 은 본 발명에 따른 비구면 연마공구에 의한 연마방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도.

도 4 는 도 3 의 종단면도.

도 5 는 본 발명에 따른 연마공구의 다른 실시예를 보인 평면도.

도 6 은 도 5 의 종단면도.

도 7 은 도 3 및 도 5 의 저면도 및 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 공작물 2 : 연마공구

10 : 공구몸체 11 : 비구면부

12 : 슬롯 20 : 탄성수단

30 : 연마패드 40 : 가압수단

50 : 가압판

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 비구면 연마공구는 연마공구의 외형을 유지하면서 저면이 오목한 비구면상으로 형성됨과 더불어 다수개의 슬롯이 소정간격으로 형성된 공구몸체, 슬롯에 삽입 설치되는 탄성수단, 탄성수단 저면에 부착되어 공작물을 연마가공하는 연마패드 및 공구몸체 상면에 설치되어 탄성수단에 압력을 작용시키는 가압수단으로 되어 있다.

전술한 구성에서 연마패드는 슬롯과 탄성수단 저면의 단면 형상에 관계하여형성됨이 양호하다.

전술한 탄성수단은 연마패드를 공작물에 일정압력으로 밀착시키는 고탄성체 또는 에어백으로 이루어질 수 있다.

전술한 가압수단은 스프링 또는 공압실린더로 이루어질 수 있다.

한편, 전술한 탄성수단 상부의 슬롯 부분에 삽입 설치되어 탄성수단 상면에 압력을 균일하게 분산시키기 위한 가압판이 더 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 연마공구에 따르면, 가공이 진행되어 공작물의 형상이 변하여도 탄성수단과 가압수단을 통해 패드와 공작물 사이의 압력이 일정하게 유지되어 하나의 공구로 비구면 형상을 간단하게 가공할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 비구면 연마공구에 의한 연마방법을 설명하기 위한 개략도, 도 4 는 도 3 의 종단면도, 도 5 는 본 발명에 따른 연마공구의 다른 실시예를 보인 평면도, 도 6 은 도 5 의 종단면도, 도 7 은 도 3 및 도 5 의 저면도 및 단면도이다.

도 3 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 비구면을 갖는 공작물(1)을 연마하기 위한 연마공구(2)의 외형을 이루는 공구몸체(10)는 그 저면이 공작물(1)의 비구면형상에 대응되게 오목한 비구면(11)이 형성되어 있고, 다수개의 슬롯(slot,12)이 소정간격으로 형성되어 있다.

그리고, 공구몸체(10)에 형성된 다수개의 슬롯(12)에는 탄성수단(20)이 각각 삽입설치되어 있고, 탄성수단(20) 저면에는 공작물(1)을 연마가공하는 연마패드(30)가 부착되어 있으며, 공구몸체(10) 상면에 설치되어 상기 탄성수단(20)에 압력을 작용시키는 가압수단(40)을 포함하여 이루어져 있다.

여기서, 연마패드(30)는 공작물(1)의 임의의 반경위치에서의 연마량(h)을 상술한 수학식 4와 같이 연마공구(2)와 공작물(1)간의 상대운동거리(s)만의 함수로 하기 위해 볼록렌즈의 단면형상과 같은 형상으로 되어 있다. 즉, 연마패드(30)는 공구몸체(10)에 형성된 슬롯(12)과 탄성수단(20) 저면의 형상에 관계하여 볼록하게 형성된다.

또한, 탄성수단(20)은 연마패드(30)를 통해 가공이 진행되어도 연마패드(30)와 공작물(1)사이에 압력(P)이 변하지 않도록 고탄성체 혹은 에어백을 사용하여 일정압력(P)으로 공작물(1)에 밀착시키도록 함이 바람직하다.

한편, 가압수단(40)은 가공이 진행되어도 연마패드(30)와 공작물(1)사이에 압력이 변하지 않도록 탄성수단(20)에 일정한 힘을 가하는 역할을 하는 것으로, 스프링 혹은 실린더(41)로 이루어져 있다.

여기서, 실린더(41)는 공압이나 유압에 의해 작동되어 지고, 압축기 혹은 펌프와 같은 유공압발생기로부터 압축유체를 송급받아 작동되어 지며, 그 작동압력과 절환작용은 제어기를 통해 정밀하게 제어되어 진다.

그리고, 탄성수단(20) 상부의 슬롯(12)부분에는 가압판(50)이 삽입설치되어 있다. 이 가압판(50)에 의해 가압수단(40)으로부터 전달되는 압력은 탄성수단(20)의 상면에 골고루 분산되어 작용하게 된다.

전술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 비구면 연마공구에 의한 연마방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 근사구면으로 가공된 공작물(1)을 작업대위에 설치하고, 본 발명의 연마공구(2)를 선단에 장착한 연마기를 동작시키면, 연마공구(2)는 공작물(1)에 일정한 압력을 작용하면서 회전하여 연마가공이 진행된다.

이러한 연마가공이 진행되면 피공작물(1)의 형상이 변하게 되고, 이와 같이 형상이 변하면 연마패드(30)와 공작물(1)사이의 압력이 변할 수 있는데, 이 경우 연마패드(30)와 공작물(1)사이의 압력이 변하지 않도록 가압수단(40)은 연마패드(30)가 부착된 탄성수단(20)을 가압하여 변하는 압력을 보상하게 된다.

이에 따라, 패드(30)와 공작물(1) 사이의 압력(P)이 일정하게 유지되어 하나의 공구로 목표로 하는 비구면 형상을 가공할 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 비구면 연마장치에 따르면, 공구교환없이도 하나의 공구로 비구면을 연마할 수 있다. 따라서, 가공시 여러개의 공구의 제작과 각각의 공구에서의 가공량 산정과 공정제어가 필요없으므로써 가공공정을 단순화시켜 가공시간을 단축할 수 있고, 가공정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 연마공구(2)의 외형을 유지하면서 저면이 오목한 비구면상으로 형성됨과 더불어 다수개의 슬롯(12)이 소정간격으로 형성된 공구몸체(10)와;

   상기 슬롯(12)에 삽입 설치되는 탄성수단(20);

   상기 탄성수단(20) 저면에 부착되어 공작물(1)을 연마가공하는 연마패드(30); 및

   연마가공 진행 중에 상기 연마패드(30)와 공작물(1) 사이의 압력이 변하지 않도록 상기 탄성수단(20)에 압력을 작용시키는 가압수단(40)을 포함하여 이루어진 비구면 연마공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연마패드(30)는 상기 슬롯(12)과 탄성수단(20) 저면의 단면 형상에 관계하여 형성된 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성수단(20)은 상기 연마패드(30)를 공작물(1)에 일정압력으로 밀착시키는 고탄성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성수단(20)은 상기 연마패드(30)를 공작물(1)에 일정압력으로 밀착시키는 에어백으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가압수단(40)은 스프링인 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 가압수단(40)은 공압실린더(41)인 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성수단(20) 상부의 슬롯(12) 부분에 삽입 설치되어 상기 탄성수단(20) 상면에 압력을 균일하게 분산시키기 위한 가압판(50)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 비구면 연마공구.