KR20040071318A - 연마 방법 및 연마 장치 - Google Patents

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KR20040071318A KR10-2004-7010930A KR20047010930A KR20040071318A KR 20040071318 A KR20040071318 A KR 20040071318A KR 20047010930 A KR20047010930 A KR 20047010930A KR 20040071318 A KR20040071318 A KR 20040071318A
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 특히 렌즈의 오목면의 경면 연마 등에 적합한 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다. 본 발명의 연마 방법은 피연마물(50a, 50b)의 오목면 형상의 피연마면보다 대면적의 돔 형상부(11a,11b)를 갖는 탄성 연마체(10a, 10b)의 상기 돔 형상부의 곡률이 상이한 복수개중에서 상기 피연마면의 곡면 형상에 대응한 상기 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 일부를 상기 피연마면의 거의 모든 면에 접촉시키면서 연마하는 것을 특징으로 한다. 또한, 돔 형상부의 곡률 중심(40)과 피연마물의 요동 중심(41)을 거의 일치시켜서 연마한다. 본 발명의 연마 방법에 의하면, 오목면 형상의 피연마면을 신속하고 또한 균일하게 연마 할 수 있다.

Description

연마 방법 및 연마 장치{POLISHING METHOD AND POLISHING DEVICE}
안경 렌즈의 오목면은 구면, 회전 대칭 비구면(rotation-symmetric non-spherical surface), 토릿면(toric surface), 누진면(progressive surface), 또는 이들을 합성한 곡면 등의 형상으로 형성되고, 절삭 등에 의해 면 형상(surface shape)이 가공되었을 때에는 광학면에 경면 연마된다. 구면이나 토릿면의 단순한 곡면의 경면 연마는 오스카식(Oscar system)이라 불리우는 강체의 연마 접시를 이용한 접합 연마(fit polishing)를 이용할 수 있다. 연마 접시를 이용하는 경면 연마 방법은 연마 접시의 면 형상을 피연마물에 전사(transferring)하는 방법이다. 그 때문에, 렌즈 처방(lens prescriptions)에 따른 면 형상의 개수 만큼 가공 접시가 예를 들면 몇천종이 필요하게 된다.
이들 곡면 이외의 누진면 등의 복잡한 이른바 자유 곡면의 연마에는 연마 접시를 이용할 수 없으므로, 탄성 연마체를 이용하는 것이 일반적으로 실시되고 있다.
예를 들면, 피연마물의 피연마면의 일부와 접촉하는 작은 돔 형상의 탄성 연마체를 이용하는 부분 연마 방법이 공지되어 있다. 이 부분 연마 방법은 피연마면의 형상으로부터 최대 곡률을 구하고, 이 최대 곡률보다 큰 곡률을 갖는 돔 형상의 탄성 연마체를 선택하고, 탄성 연마체를 회전시키면서 피연마면의 일부와 접촉하여, 탄성 연마체를 피연마면 전체에 주사시킴으로써, 피연마면 전체를 연마한다. 탄성 연마체는 변형에 의해 피연마면의 형상에 추종할 수 있기 때문에, 한 종류의 탄성 연마체로 대부분의 곡면을 연마 할 수 있다.
또한, 풍선형(balloon type) 연마체를 이용하는 연마 방법도 공지되어 있다. 풍선형 연마체의 내측에 압력 기체를 주입하고, 내압으로 풍선형 연마체를 팽창시켜, 풍선형 연마체를 피연마면 전체에 대면하면 연마하는 것이다. 풍선형 연마체는 풍선형 연마체의 내압을 변경함으로써, 풍선형 연마체의 곡률을 변경하고, 피연마면의 곡면 형상에 맞는 곡률로 해서 연마하는 것으로, 오목면의 곡면에 추종할 수 있기 때문에, 한 종류의 풍선형 연마체로 다수의 피연마면에 대응 할 수 있다.
그러나, 부분 연마 방법은 부분 연마에 의해 연마면 전체를 연마하기 때문에, 긴 연마 시간을 필요로 하고, 제조 비용이 비싸다고 하는 문제가 있다. 또한, 연마 압력을 조정해서 탄성 연마체의 형상의 제어에 의해 여러가지 곡면에 대응시키고자 해도, 피연마면의 안에서 부분적으로 압력 부족이나 압력 과다가 발생하고, 피연마면 전체를 균일한 연마 압력에서 연마하는 것이 곤란해서, 균일한 연마가 곤란하다고 하는 문제가 있다.
또한, 풍선형 연마체를 이용하는 연마 방법은 연마면 전체에 풍선형 연마체를 접촉시켜 연마하기 때문에 연마 시간은 짧지만, 내압을 높게 하면, 유연성을 잃어, 형상에의 추종성이 나빠지고, 연마 불균일이 발생하는 경우가 있다. 한편, 내압을 낮게 하면, 피연마면에의 접촉이 약해지고, 충분한 연마가 실행되지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 내압의 조정으로 풍선형 연마체의 곡률을 변경하는 것은 허용 범위가 좁아, 그렇게 효과적이지 않다.
본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 오목면 형상의 피연마면의 곡면에 잘 추종하여 균일하고, 더구나, 신속하게 경면 연마할 수 있는 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 관련 연마 방법을 실현 할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 피연마물의 오목면 형상의 피연마면보다 대면적의 돔 형상부를 갖는 탄성 연마체의 돔 형상부의 곡률이 다른 여러개중에서 피연마면의 곡면 형상에 따라 선택한 탄성 연마체의 돔 형상부의 일부를 피연마면의 거의 모든 면에 접촉시키면서 연마하는 것이 유효하다는 것을 알았다.
즉, 피연마면의 거의 전체에 접촉하는 탄성 연마체를 이용하기 때문에, 연마 속도가 빠르고, 신속하게 연마 할 수 있다. 또한, 돔 형상부의 곡률이 상이한 탄성 연마체를 여러개 준비하고, 피연마면의 곡면 형상에 따라 선택해서 연마하므로,연마시의 탄성 연마체의 변형량을 최소한으로 해서 피연마면에의 추종성을 양호하게 할 수 있기 때문에, 탄성 연마체의 피연마면으로의 밀착성이 양호해서, 균일하게 연마 할 수 있다.
또한, 탄성 연마체의 돔 형상부의 면적을 피연마면의 면적보다도 대면적으로 함으로써, 탄성 연마체의 자전의 원주 속도(circumferential speed)를 빠르게 하여 연마 속도를 향상시킬 수 있다. 균일한 연마를 위해, 자전하고 있는 피연마면을 자전하고 있는 탄성 연마체에 대하여 요동 운동시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 요동 중심을 탄성 연마체의 돔 형상부의 곡률 중심과 거의 일치시킴으로써, 피연마면이 요동 운동할 때, 피연마면과 탄성 연마체 표면의 밀착성이 일정하게 유지되기 때문에, 피연마면과 탄성 연마체 표면이 균일하게 접촉해서 균일한 연마를 실행할 수 있다.
탄성 연마체를 유지하는 연마체 장착 지그(polishing body mount jig)에 곡률 중심과 요동 중심을 일치시키는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 돔 형상부의 곡률에 따라 탄성 연마체를 유지하는 높이를 변경한 복수의 종류를 준비함으로써 가능하다.
또한, 탄성 연마체의 돔 형상부가 돔 형상으로 형성된 중공의 탄성 시트로 구성되고, 압력 유체로 탄성 시트의 내면에 압력을 가하여, 돔 형상부에 장력(tension)을 주면서 연마함으로써, 탄성 연마체 전체가 탄성재로 구성되어 있는 것과 비교해서 연마 조건에 탄성 연마체의 내압의 조절이 가해지기 때문에, 적절한 연마를 실행하는 것이 용이해진다.
연마시에는, 탄성 연마체의 돔 형상부의 외면에 연마 패드를 장착하여 피연마물을 연마하는 것이 바람직하다.
연마 장치로서는, 피연마물에 자전 운동과 요동 운동을 주면서, 돔 형상의 탄성 연마체를 자전 운동시킴과 동시에, 요동 중심과 탄성 연마체의 곡률 중심을 거의 일치시키는 것이 바람직하다.
이 경우, 요동 중심과 탄성 연마체의 곡률 중심을 거의 일치시키는 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 연마 장치의 일부를 구성하는 탄성 연마체를 유지하는 연마체 장착 지그로서, 돔 형상부의 곡률에 따라 탄성 연마체를 유지하는 높이를 변경한 복수의 종류를 준비함으로써 가능하다.
본 발명은 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이고, 특히, 렌즈의 오목면의 경면(鏡面) 연마 등에 적합한 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 연마 방법 및 연마 장치에 이용하는 탄성 연마체와 연마체 장착 지그의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 도 1a는 각 구성 부재를 분리해서 도시하는 단면도, 도 1b는 탄성 연마체를 연마체 장착 지그에 장착되었을 때의 평면도,
도 2는 본 발명의 연마 방법의 일 실시 형태를 도시하는 단면도로서, 도 2a는 작은 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 개시하는 단면도이고, 도 2b는 큰 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 개시하는 단면도,
도 3은 본 발명의 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 도 3a는 정면도, 도 3b는 측면도.
이하, 본 발명의 연마 방법 및 연마 장치의 실시 형태에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 연마 방법은, 상술한 바와 같이, 피연마물의 오목면 형상의 피연마면보다 대면적의 돔 형상부를 갖는 탄성 연마체를 이용한다.
본 발명의 연마 방법의 대상이 되는 피연마물로서는, 비교적 면적이 작고, 경면 연마를 필요로 하는 오목면 형상의 피연마면을 갖는 것이면 제한은 없다. 예를 들면, 카메라 렌즈, 망원경용 렌즈, 현미경용 렌즈, 스테퍼용 집광 렌즈(stepper condenser lenses), 안경 렌즈 등으로 대표되는 광학 렌즈 이외에, 플라스틱 렌즈(plastic lenses)를 주형 중합(casting polymerization)하기 위한 유리 몰드(glass molds), 및 휴대 기기의 커버 유리 등의 광학 부품을 들 수 있다. 이하에서는, 플라스틱 안경 렌즈를 대표로서 설명을 실시한다.
플라스틱 안경 렌즈의 오목면(안구측; 내면이라고도 함)에는, 구면, 회전 대칭 비구면, 토릿면, 누진면, 또는 이것들을 합성한 곡면 등의 형상이 형성된다. 한쪽의 볼록면에는, 구면, 회전 대칭 비구면, 누진면 등이 형성된다. 오목면의 형상은 수치 제어 등에 의한 절삭 가공으로 형성되는 경우가 많다. 절삭 가공후에는, 소망의 광학면에 경면 연마를 실시 할 필요가 있다.
본 발명에서 이용하는 탄성 연마체로서는, 오목면 형상의 피연마면보다 대면적의 돔 형상부를 가질 필요가 있다. 이로써, 피연마면의 거의 모든 면에 돔 형상부를 접촉시켜서 연마하는 것이 가능해진다. 또한, 탄성 연마체의 돔 형상부의 면적을 피연마면의 면적보다도 대면적으로 함으로써, 탄성 연마체의 자전의 원주 속도를 빠르게 하여 연마 속도를 향상시킴과 동시에, 탄성 연마체의 형상 추종성을 향상시킬 수 있다. 탄성 연마체의 돔 형상부의 직경은 연마 대상의 렌즈의 직경의 1.1배 내지 10배, 바람직하게는 1.5배 내지 5배 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다.
돔 형상부는, 예를 들면 탄성 시트를 중공의 돔 형상으로 성형하고, 압력 유체의 내압으로 돔 형상의 형상을 유지하는 것, 탄성 소재를 돔 형상의 블록으로 형성하는 것, 돔 형상의 탄성 시트의 중공부를 다른 탄성 소재로 충전한 것 등이 있다. 탄성 시트의 두께는 0.1㎜ 내지 10㎜, 특히 0.2㎜ 내지 5㎜ 범위가 바람직하고, JIS A 경도(hardness)[타입 A 듀로미터(durometer)] 10 내지 100, 영율(Young's modulus) 102내지 103N·㎝-2의 물성치를 갖는 것이 바람직하다. 탄성 시트나 탄성 소재의 재질은 천연 고무, 니트릴 고무(nitrile rubber), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber : SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber : NBR), 실리콘 고무, 불소 고무 등의 고무; 폴리에틸렌, 나일론 등의 열가소성 수지; 및 스티렌계(styrene-based), 우레탄계(urethane-based) 등의 열가소성 수지 엘라스토머(elastomer)를 예로 들 수 있다.
다음에, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 연마 방법에 사용되는 부재에 대해서설명한다.
본 실시 형태의 탄성 연마체(10)는, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 탄성 시트로 구성되고, 돔 형상으로 성형된 중공의 돔 형상부(11)와, 돔 형상부(11)의 주연에 일체로 설치되는 외측으로 돌출한 링 형상의 플랜지부(12)를 갖는다. 돔 형상부(11)의 외면에는, 예를 들면 도 1b에 도시된 바와 같은 꽃잎(flower petals)형으로 절취된 부직포 등의 연마 패드(13)를 점착제 등으로 점착한다. 이 연마 패드(13)는 연마액의 유지 등의 기능을 갖고, 연마 패드(13)의 간극(13a)은 연마 입자나 물의 공급, 연마 쓰레기(chips)를 배출하는 통로로서 기능한다. 또한, 연마 패드(13)의 형상은 꽃잎형에 한정되지 않고, 예를 들면 원형, 타원형, 다각형 등으로 절취된 연마 패드를 밀집해서 점착해도 좋다.
연마체 장착 지그(20)는 탄성 연마체(10)를 유지하는 동시에, 탄성 연마체(10)의 내면측을 밀봉 공간으로 형성하고, 탄성 연마체(10) 내에 압력 유체를 도입하는 유로로서 기능한다. 또한, 후술하는 연마 장치에 장착해서 고정하는 기능을 갖는다.
연마체 장착 지그(20)는 장착 지그 본체(21)와 링 형상의 누름 부재(presser member)(22)를 갖는다. 장착 지그 본체(21)는 원통형의 통형부(cylindrical tubular portion)(211)와, 통형부(211)의 상단부의 외주부에 일체로 설치되어 있는 통형부(211)의 축과 직교하는 방향으로 돌출한 통형부(211)와 동축의 플랜지 형상의 연마체 장착부(212)를 갖는다. 연마체 장착부(212)의 상면 외주부에는, 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)가 수납되는 링 형상의 얕은 오목부(2121)가 설치되어있다. 그 오목부(2121)의 중심으로부터 등각도의 3군데에는, 도시하지 않는 절결부가 설치된다. 연마체 장착부(212) 하면에 회전가능하게 볼트(23)가 장착되고, 볼트(23)가 절결부에 삽입·탈착가능하게 되어 있다. 볼트(23)에 와셔(24)와 너트(25)가 부착되어 있다. 이 절결부에 대응해서 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)에도 도시하지 않는 절결부가 설치된다. 누름 부재(22)는 하면이 평탄해서 연마체 장착부(212)의 오목부(2121)에 수납되는 링 형상이며, 연마체 장착부(212)의 절결부에 대응한 도시하지 않는 절결부가 설치된다. 통형부(211)의 하단부에는, 연마 장치에 장착해서 고정하기 위한 테이퍼 형상의 장착부(2111)가 외측으로 돌출해서 설치된다.
탄성 연마체(10)를 연마체 장착 지그(20)에 고정하기 위해서는, 절결부 상호를 맞춰서(matching) 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)를 연마체 장착부(212)의 오목부(2121)에 재치하고, 절결부 상호를 맞춰서 누름 부재(22)를 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12) 위에 재치한 후, 볼트(23)를 직립시켜 절결부 내에 삽입하고, 너트(25)를 체결함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이, 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)를 연마체 장착부(212)와 누름 부재(22) 사이에 협지하여 고정 할 수 있다. 그 결과, 돔 형상부(11)의 내면과 연마체 장착부(212) 상면 사이에는 돔 형상의 밀봉 공간이 형성되고, 그 밀봉 공간은 통형부(211)의 간극을 거쳐서 외부와 연통한다.
본 발명의 연마 방법은 돔 형상부(11)의 곡률이 상이한 복수의 탄성 연마체(10)를 미리 준비하고, 준비된 복수의 탄성 연마체(10)중에서 피연마면의 곡면 형상에 대응한 돔 형상부(11)를 갖는 탄성 연마체(10)를 선택하고, 탄성 연마체(10)의 돔 형상부(11)의 일부를 피연마면의 거의 모든 면에 접촉시키면서 연마한다.
다음에, 도 2를 참조하면서, 관련 본 발명의 연마 방법의 일 실시 형태를 설명한다.
본 실시 형태에서는, 돔 형상부(11)의 곡률이 상이한 탄성 연마체(10) 마다, 그 탄성 연마체(10) 전용의 연마체 장착 지그(20)가 준비되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 작은 곡률[곡률 반경(Ra)이 큼]의 탄성 연마체(10a)를 연마체 장착 지그(20a)를 거쳐서 후술하는 연마 장치의 회전대에 장착하고, 소정 압력의 압축 공기를 돔 형상부(11a)의 내면과 연마체 장착부(212a)와의 사이의 밀봉 공간(30)에 공급하고, 밀봉 공간(30)을 소정 압력으로 유지하고, 돔 형상부(11a)에 장력을 부여한다. 이 때의 돔 형상부(11a)의 곡률 중심(40)은 통형부(211a)의 중심축 상에 존재한다. 또한, 연마체 장착 지그(20a)의 통형부(211a)의 중심축을 회전축으로 하여, 바꿔 말하면 탄성 연마체(10a)를 돔 형상부(11a)의 곡률 중심(40)과 정점을 잊는 선을 거의 회전축으로 하여 회전시킨다.
한편, 피연마물(50a)의 피연마면의 오목면은 작은 곡률을 갖고, 탄성 연마체(10a)의 돔 형상부(11a)의 곡률에 근접하고 있기 때문에, 탄성 연마체(10a)의 외면이 피연마물(50a)의 오목면의 거의 모든 면에 밀착하고 있다. 피연마물(50a)의 피연마면의 오목면측과 대향된 면에는, 예를 들면 저융점 금속이나 왁스 등의 접합재(51)를 거쳐서 연마 장치의 척(chuck)에 장착해서 고정되는 피연마물 장착부(52)가 접합된다. 연마 장치의 도시하지 않은 척은 회전 구동되어, 피연마물(50a)이 소정의 회전 속도로 자전한다. 또한, 척은 예를 들면 공기압이 가해지고, 피연마물(50a)을 탄성 연마체(10a)에 대하여 소정의 연마 압력으로 가압될 수 있도록 되어 있다. 또한, 연마 장치의 피연마물(50a)을 지지하는 척은 피연마물(50a)의 회전축이 돔 형상부(11a)의 정점 근방과 단부측을 왕복하는 요동 운동을 실행한다. 본 발명의 연마 방법에서는, 이 요동 운동의 요동 중심(41)은 탄성 연마체의 곡률 중심(40)과 거의 일치한다. 피연마물(50a)을 지지하는 척의 회전축은 항상 요동 중심(41)을 통과하도록 되어 있다.
또한, 도 2b에 도시된 탄성 연마체(10b)의 돔 형상부(11b)는 피연마물(150b)의 큰 곡률을 갖는 피연마면의 오목면의 곡률에 근접한 큰 곡률[곡률 반경(Rb)이 작음]을 갖도록 선정되어 있다. 그 때문에, 탄성 연마체(10b)의 외면이 피연마물(50b)의 오목면의 거의 모든 면에 밀착하고 있다. 탄성 연마체(10b)를 연마체 장착 지그(20b)의 연마체 장착부(212b)에 장착했을 때도, 피연마물(50b)의 요동 운동의 요동 중심(41)은 탄성 연마체의 곡률 중심(40)과 거의 일치한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 연마 장치에 연마체 장착 지그(20a, 20b)를 장착했을 때에, 항상 요동 중심(41)에 돔 형상부(11a, 11b)의 곡률 중심(40)이 거의 일치하도록, 연마체 장착 지그(20a, 20b)의 통형부(211a, 211b)의 길이가 설정되고, 탄성 연마체(10a, 10b)를 유지하는 높이가 상하로 변경되도록 되어 있다.
안경 렌즈의 내면을 연마할 경우, 돔 형상부(11)의 곡률이 상이한 복수개의 탄성 연마체(10)는 예를 들면 곡률 반경(R)이 40㎜ 내지 600㎜ 범위이며; 200㎜까지는 10㎜ 내지 40㎜ 증분(increment), 바람직하게는 14㎜ 내지 30㎜ 증분으로 5개 내지 10개 정도; 200㎜ 내지 600㎜ 범위에서는 100㎜ 내지 200㎜ 증분으로 준비한다. 이로써, 거의 모든 처방에 근거하는 내면의 곡면에 대응할 수 있다.
곡률이 상이한 복수개의 탄성 연마체(10)중에서 피연마면의 곡면 형상에 대응한 곡률을 갖는 것을 선택하는 방법으로서는, 렌즈 내면에 존재하는 최대 곡률 반경(Rmax)과 최소 곡률 반경(Rmin)으로부터 (Rmax+ Rmin)/2=Rmid를 구하고, 이 중간 곡률 반경(Rmid)에 가까운 곡률 반경을 갖는 것을 선택한다. 이 선택 방법에 의해, 구면이나 축대칭 비구면에서는 Rmax=Rmin이 되고, 적절한 곡률의 탄성 연마체를 선택 할 수 있다. 난시면(토릿면)의 경우에는, 베이스 커브(base curve)와 크로스 커브(cross curve)의 중간 곡률 반경으로 되고, 탄성 연마체의 변형을 최소로 하여, 원주면 형상의 토릿면에 추종성이 좋게 밀착해서 균일한 연마가 가능해진다. 누진면이나, 누진면과 토릿면을 합성한 곡면 등의 토릿면 이외의 곡면의 경우에도, 곡면을 토릿면에 유사하게 하고, 유사하게 된 토릿면의 베이스 커브와 크로스 커브의 중간 곡률 반경(Rmid)에 가까운 곡률 반경을 갖는 돔 형상부(11)를 선택함으로써, 탄성 연마체의 변형을 최소로 하고, 피연마면의 곡면에 추종성이 좋게 밀착해서 균일한 연마가 가능해진다. 본 발명의 연마 방법은 피연마면에 대응하여 탄성 연마체를 교환하지 않으면 안되는 번거로움은 있지만, 경질한 연마 접시와 비교했을 때 탄성 연마체의 수가 매우 적게 된다.
연마시에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 표면에 연마 패드(13)를 부착된 탄성 연마체(10a, 10b)에 소정 압력의 내압으로 장력을 주면서 소정의 회전수로 자전시키고, 피연마물(50a, 50b)을 곡률 중심(선회 중심)(40)을 지나는 축을 회전축으로하여 소정의 회전수로 자전시키면서 소정의 연마 압력에서 탄성 연마체(10a, 10b)에 가압되는 동시에, 피연마물(50a, 50b)에 요동 운동을 주고, 노즐(60)로부터 연마제를 포함하는 슬러리(slurry)(61)를 탄성 연마체(10a, 10b) 표면에 공급하면서 연마를 실시한다.
이 경우, 탄성 연마체(10a, 10b)에 가해지는 내압은 예를 들면 0.2 내지 1.2 kgf/㎠이고, 탄성 연마체(10a, 10b)의 회전수는 예를 들면 50 내지 500 rpm/min이며, 피연마물(50a, 50b)의 회전수는 예를 들면 1 내지 30 rpm/min이고, 요동 속도는 예를 들면 1 내지 20 왕복/min이며, 연마 압력은 예를 들면 3 내지 30 kgf/㎠인 연마 조건에서 연마하는 것이 바람직하다.
이러한 연마 방법에 의하면, 피연마물(50a, 50b)의 요동 운동에 의해, 피연마물(50a, 50b)보다 큰 돔 형상부(11a, 11b)의 표면을 유효에 이용 할 수 있다. 피연마면의 거의 모든 면을 동시에 연마함과 더불어 연마 속도가 빠르다. 요동 운동시에 요동 중심(41)이 탄성 연마체(10a, 10b)의 돔 형상부(11a, 11b)의 곡률 중심(40)에 거의 일치하고, 피연마면과 탄성 연마체(10a, 10b)의 상대 거리가 일정하게 유지되기 때문에, 피연마면이 항상 탄성 연마체(10a, 10b) 표면에 균일하게 접촉하여 균일한 연마를 실행할 수 있다.
다음에, 도 3을 참조하면서, 본 발명의 연마 방법을 실현 할 수 있는 연마 장치에 대해서 설명한다.
이 연마 장치(100)는 연마체 유지 구동부(110)와, 연마체 장착 지그(20)와, 피연마물 유지 구동부(120)를 구비한다. 연마체 유지 구동부(110)로서, 도시하지않는 모터에 의해 연직 방향의 축을 중심으로 회전 구동되는 회전대(111)가 설치되고, 이 회전대(111)에 연마체 장착 지그(20)의 통형부(211) 하단의 장착부(2111)를 착탈가능하게 장착하여 고정한다. 회전대(111)에 연마체 장착 지그(20)를 장착함으로써, 연마체 장착 지그(20)는 통형부(211)의 중심축을 회전축으로 하여, 즉 탄성 연마체의 돔 형상부(11)의 곡률 중심(40)과 돔 형상부(11)의 정점을 잊는 선을 거의 회전축으로 하여 소정의 회전수로 회전가능하게 된다. 또한, 도시하지 않는 압축 공기의 배관이 회전대(111)에 설치되고, 통형부(211)의 중공부와 연결되어 있다.
또한, 피연마물 유지 구동부(120)로서, 요동 구동 장치(121)와, 요동 구동 장치(121)에 의해 요동되는 피연마물 유지 장치(122)가 설치되어 있다. 요동 구동 장치(121)는 모터(1211)에 의해 벨트 전동으로 회전되는 크랭크(crank)(1212)를 구동하고, 크랭크(1212)와 연접봉(connecting rod)(1213)에 의해 연결되어 있는 피연마물 유지 장치(122)를 요동시킨다. 피연마물 유지 장치(122)는 요동 축(1221)을 중심으로 연직 방향과 후방의 경사 각도 사이에서 전후 방향으로 요동 가능하게 되어 있다. 피연마물 유지 장치(122)는 상부에 수직 방향의 하향 에어 실린더(1222)가 배설되고, 에어 실린더(1222)의 피스톤 로드(1223)의 선단에 피연마물 장착부(52)가 장착·고정되는 척(1224)이 설치되어 있다. 이 척(1224)은 모터(1225)에 의해 요동 축(1221)과 연마체 장착 지그(20)의 통형부(211)의 중심축이 교차하는 점을 지나는 축을 회전축으로 하여 회전 구동된다. 접합재(51)를 거쳐서 피연마물(50)과 일체화된 피연마물 장착부(52)를 척(1224)에 장착함으로써, 피연마물(50)을피연마물 유지 장치(122)에 장착 할 수 있다. 장착된 피연마물(50)은 에어 실린더(1222)에 의해 탄성 연마체(10)에 이격·접근가능하고, 또한, 소정의 연마 압력으로 탄성 연마체(10)에 가압되도록 되어 있다.
이 연마 장치(100)에서는, 탄성 연마체(10)의 돔 형상부(11)의 곡률에 대응한 길이의 통형부(211)를 갖는 연마체 장착 지그(20)를 회전대(111)에 장착하면, 탄성 연마체(10)의 유지 위치가 각 연마체 장착 지그(20)에 따라 다르고, 탄성 연마체(10)의 돔 형상부(11)의 곡률 중심(40)이 선회 축(1221)의 중심과 거의 일치하게 되어 있다.
이러한 연마 장치(100)에서, 예를 들면 피연마물(50)로서 렌즈 오목면을 연마할 때에는, 표면에 연마 패드(13)를 장착한 탄성 연마체(10)를 압축 공기의 압력 조절에 의해 소정의 내압으로 장력을 주면서 회전대(111)에서 소정의 회전수로 자전시키고, 피연마물(50)을 소정의 회전수로 자전시키면서 에어 실린더(1222)의 소정의 연마 압력으로 탄성 연마체(10)를 가압하는 동시에, 피연마물(50)에 요동 구동 장치(121)에 의해 요동 운동을 가하고, 도시하지 않는 노즐로부터 연마제를 포함하는 슬러리를 탄성 연마체(10) 표면에 공급하면서 연마를 실행한다.
이러한 연마 장치(100)는 탄성 연마체(10)의 돔 형상부(11)의 곡률이 변화되어도, 연마체 장착 지그(20)에 의해 항상 돔 형상부(11)의 곡률 중심과 피연마물의 요동 중심(1221)이 거의 일치하게 되어 있으므로, 탄성 연마체(10)의 표면을 유효하게 이용할 수 있는 피연마물(50)의 요동 운동에 의해, 균일한 연마를 실시할 수 있는 동시에, 신속하게 연마를 실시할 수 있다.
상술한 설명에서는, 요동 중심과 곡률 중심을 일치시기기 때문에, 돔 형상부의 곡률에 맞는 특정한 길이의 통형부를 갖는 연마체 장착 지그를 각 탄성 연마체 전용으로 준비하고 있었지만, 통형부의 길이를 가변식으로 해도 좋으며, 또는, 연마 장치의 회전대의 높이를 돔 형상부의 곡률에 맞도록 상하 이동시키도록 해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 연마 방법에 의하면, 오목면 형상의 피연마면을 이 오목면의 곡면에 적합한 탄성 연마체를 선택하여 거의 모든 면의 연마를 실시함으로써, 신속하게 또한 균일하게 연마하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 연마 장치는 관련 연마 방법을 실현할 수 있고, 오목면 형상의 피연마면을 신속하게 또한 균일하게 연마하는 것이 가능하다.
본 발명의 연마 방법은 예를 들면 안경 렌즈의 오목면의 경면 연마 가공에 적용하여 안경 렌즈의 제조에 이용 할 수 있다.
본 발명의 연마 장치는 예를 들면 안경 렌즈의 오목면의 경면 연마 가공에 이용 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 피연마물의 오목면 형상의 피연마면보다 대면적의 돔 형상부를 갖는 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 곡률이 상이한 복수개중에서 상기 피연마면의 곡면 형상에 대응한 상기 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 일부를 상기 피연마면의 거의 모든 면에 접촉시키면서 연마하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피연마물에 요동 운동과 자전 운동을 제공하고, 상기 탄성 연마체에 자전 운동을 제공하면서, 상기 돔 형상부의 곡률 중심과 상기 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시켜서 연마하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체를 유지하고, 연마 장치에 장착했을 때에 상기 돔 형상부의 곡률 중심과 상기 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시키는 연마체 장착 지그를 이용하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연마체 장착 지그가 상기 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 곡률에 따라 상기 탄성 연마체를 유지하는 높이를 변경한 복수 종류를 갖는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 돔 형상부가 돔 형상으로 형성된 중공의 탄성 시트로 구성되고, 압력 유체로 상기 탄성 시트의 내면에 압력을 가하고, 상기 돔 형상부에 장력을 주면서 연마하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돔 형상부의 외면에 연마 패드를 장착하여 상기 피연마물을 연마하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  7. 피연마물을 유지하고, 상기 피연마물에 자전 운동과 요동 운동을 제공하는 피연마물 유지 구동부와,
    돔 형상부를 갖는 탄성 연마체를 유지하는 연마체 장착 지그와,
    상기 연마체 장착 지그가 착탈가능하게 장착되고, 상기 피연마물 유지 구동부의 요동 중심과 상기 돔 형상부의 곡률 중심을 거의 일치시켜서 상기 탄성 연마체를 상기 연마체 장착 지그를 거쳐서 자전시키는 연마체 유지 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    연마 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 곡률에 따라 상기 탄성 연마체의 유지 위치를 변경가능하게 구성하고, 상기 돔 형상부의 곡률 중심을 상기 요동 중심과 거의 일치시키는 것이 가능한 것을 특징으로 하는
    연마 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 유지 위치의 변경이, 상기 탄성 연마체의 상기 돔 형상부의 곡률에 대응하여, 상기 탄성 연마체를 유지하는 높이를 변경한 다수의 상기 연마체 장착 지그의 변경에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는
    연마 장치.
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