KR20040102084A - 연마 방법 - Google Patents

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KR20040102084A
KR20040102084A KR10-2004-7016290A KR20047016290A KR20040102084A KR 20040102084 A KR20040102084 A KR 20040102084A KR 20047016290 A KR20047016290 A KR 20047016290A KR 20040102084 A KR20040102084 A KR 20040102084A
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미야자와마코토
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

피연마물의 피연마면의 복수의 곡률로부터 규정된 복수의 곡률이 상이한 돔형부를 갖는 탄성 연마체중에서 적어도 2개 이상의 탄성 연마체(10a, 10b)를 선택하는 단계와, 선택한 탄성 연마체(10a, 10b)를 전용의 연마체 장착 지그(20a, 20b)에 장착하여, 피연마물(L2)의 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법을 이용함으로써, 곡률이 크게 상이한 복수의 곡면을 갖는 피연마면을 탄성 연마체를 이용하여 균일하게 연마할 수 있다.

Description

연마 방법{GRINDING METHOD}
안경 렌즈의 오목면(안구측, 내면이라고도 한다)은 구면, 회전 대칭 비구면, 원환체면(toric surface), 누진면, 혹은 이들을 합성한 곡면 등의 형상으로 형성되어, 절삭 등에 의해 면 형상이 가공되었을 때는 광학면에 경면 연마된다. 구면이나 원환체면이 단순한 곡면의 경면 연마는 오스카식(Oscar polishing)이라고 불리는 강체의 연마접시(abrasive platter)를 이용하는 문지름 연마가 이용되고 있다.
연마접시를 이용하는 경면 연마 방법은 연마접시의 면 형상을 피연마물에 전사하는 방법이다. 그 때문에, 렌즈 처방에 대응한 면 형상의 수에 대응한 가공접시가 예를 들면 수천종이 필요해진다. 이것들의 곡면 이외의 누진면 등의 복잡한 소위 자유 곡면의 연마에는 연마접시를 이용할 수 없기 때문에, 탄성 연마체를 이용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
예를 들면, 본 발명자는 피연마물의 오목면형의 피연마면보다 대면적의 돔형부를 갖는 탄성 연마체의 돔형부의 곡률이 상이한 복수개중에서 피연마면의 곡면 형상에 따라서 선택한 탄성 연마체의 돔형부의 일부를 피연마면의 거의 전면에 접촉시키면서 연마하는 연마 방법을 제안하고 있다. 즉, 워크의 형상에 따라서 탄성 연마체의 곡률을 구분하여 사용하고 있다. 연마 단계에서는, 돔형으로 형성된 중공의 탄성 시트의 내면에 압력 유체로 압력을 가하여, 돔형부에 장력을 부여하고, 피연마물에 요동 운동과 자전 운동을 부여하여, 탄성 연마체에 자전 운동을 부여하면서, 돔형부의 곡률 중심과 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시켜 연마한다.
탄성 연마체를 선택할 때는, 예를 들면 렌즈 내면중에 존재하는 최대의 곡률 반경(곡률의 역수)(Rmax)과 최소의 곡률 반경(Rmin)으로부터 (Rmax+Rmin)/2=Rmid를 구하고, 이 중간 곡률 반경(Rmid)에 가까운 곡률 반경의 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택한다. 난시면(원환체면)인 경우는, 베이스 커브와 크로스 커브의 중간의 곡률 반경이 되어, 탄성 연마체의 변형을 최소로 하여, 원주면형의 원환체면에 추종성 좋게 밀착하여 균일한 연마가 가능하게 된다. 그러나, 예를 들면 강도의 난시를 교정하는 안경 렌즈의 경우, 베이스 커브와 크로스 커브와의 곡률의 차이가 매우 커진다.
또한, 누진 다초점 렌즈에 있어서, 원용도수(遠用度數)와 근용도수(近用度數)의 차이인 가입도(加入度)가 매우 커지면, 원용부와 근용부의 곡률의 차이가 매우 커진다. 탄성 연마체는 형상 추종성에 우수하지만, 곡률의 차이가 매우 큰 곡면을 갖는 이러한 피연마면에 대해서 접촉이 강한 부분과 접촉이 약한 부분이 발생하는 경우가 있다. 접촉이 약한 부분은 연마가 어렵기 때문에, 긴 연마 시간을 필요로 하는 한편, 접촉이 강한 부분은 짧은 연마 시간에 연마할 수 있다. 그 때문에, 접촉이 약한 부분을 충분히 연마하려고 하면, 긴 연마 시간이 필요할 뿐만 아니라, 접촉이 강한 부분에서 과잉 연마가 되는데, 소위 연마 함몰(polishing sag)이 발생하는 경우가 있다. 연마 함몰을 회피하고자 하면, 접촉이 약한 부분에서 연마 불충분이 발생하는 경우도 있다.
연마 함몰도 연마 불충분도 연마 불량이며, 수율의 저하, 또 다른 연마에 의한 연마 단계의 증가가 문제로 되고 있다. 본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 곡률의 차이가 매우 큰 곡면을 갖는 피연마면을 탄성 연마체를 이용하여 균일하게 연마할 수 있는 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명의 연마 방법은, 곡률의 차이가 큰 곡면을 갖는 피연마체의 피연마면을 하나의 탄성 연마체로 시작부터 최후까지 연마하고 있었던 종래의 연마 방법을 개량하여, 적어도 곡률이 상이한 2개 이상의 탄성 연마체를 이용하여 연마하는 다단계 연마 방법을 채용한 것이다. 즉, 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 이용한 연마 방법에 있어서, 탄성 연마체는 서로 곡률이 상이한 돔형부를 갖는 것이 복수종 있으며, 피연마면의 곡면 형상에 따라서 적어도 2개 이상의 탄성 연마체를 선택하는 단계와, 선택한 탄성 연마체를 이용하여 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 다단계 연마 방법에 따르면, 종래 하나의 탄성 연마체가 담당하고 있었던 곡률의 차이를 선택한 탄성 연마체의 수로 복수로 분할할 수 있어, 하나의 탄성 연마체가 담당하는 곡률의 차이가 적어지기 때문에, 1 종류의 탄성 연마체로 연마하는 것보다도 균일한 연마가 가능하다.
또한, 복수의 탄성 연마체는 각각이 소정의 곡률에 대응하는 복수의 구획에 하나씩 할당되어 있고, 연마하여야 할 연마면 곡률이 속하는 구획이 할당된 곡률을 갖는 탄성 연마체를 선택할 수 있다.
또한, 복수의 구획은 피연마면의 복수의 곡률중 최대의 곡률로부터 최소의 곡률까지의 범위를 분할하여 설치할 수 있다.
선택하는 탄성 연마체로서는 피연마면을 2 단계, 3 단계 또는 그 이상의 다단계로 연마하도록 수를 선택한다. 예를 들면, 피연마면의 최소의 곡률과 최대의 곡률의 차이를 복수의 구획으로 분할하고, 분할한 각각의 구획의 평균 곡률에 근사한 곡률의 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택할 수 있다.
또한, 피연마면의 최대 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체, 피연마면의 최소 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체 및 피연마면의 최대 곡률과 최소 곡률의 평균 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택할 수 있다.
또한, 통상의 탄성 연마체 외에, 연마 불충분이 발생하기 쉬운 피연마면의 중앙부의 곡률에 근사한 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택할 수 있다.
연마 단계에서는, 피연마물에 자전 운동을 부여하여, 탄성 연마체에 자전 운동을 부여하는 동시에 비연마물과 탄성 연마체를 상대적으로 요동 운동시키면서, 돔형부의 곡률 중심과 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시키고 연마하는 것이 바람직하다. 피연마면이 상대적으로 요동 운동할 때에, 피연마면과 탄성 연마체 표면의 밀착성이 일정하게 유지되기 때문에, 피연마면과 탄성 연마체의 표면이 균일하게 접촉하여 균일한 연마를 할 수 있다.
연마 방법으로서, 돔형부가 돔형으로 형성된 중공의 탄성 시트로 구성된 탄성 연마체를 이용하여, 압력 유체로 탄성 시트의 내면에 압력을 가하여, 돔형부에 장력을 부여하면서 연마하는 방법이 바람직하다. 탄성 연마체 전체가 탄성재로 구성되어 있는 것과 비교하여 연마 조건에 탄성 연마체의 내압의 조절이 가해지기 때문에, 적절한 연마를 하는 것이 용이하게 된다.
따라서, 제 1 발명은, 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 이용한 연마 방법에 있어서, 상기 탄성 연마체는 서로 곡률이 상이한 상기 돔형부를 갖는 것이 복수종 있으며, 피연마면의 곡면 형상에 따라서 적어도 2개 이상의 상기 탄성 연마체를 선택하는 단계와, 선택한 상기 탄성 연마체를 이용하여 상기 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 복수의 탄성 연마체는 각각 소정의 곡률에 대응하는 복수의 구획의 하나씩에 할당되고, 상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 하나의 곡률에 대하여 연마하는 단계에 앞서서, 이 하나의 곡률이 속하는 구획이 할당된 곡률을 가진 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 3 발명은, 제 2 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 복수의 구획은 상기 피연마면의 복수의 곡률중 최대의 곡률로부터 최소의 곡률까지의 범위를 분할하여 설치되는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 4 발명은, 제 1 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 복수의 곡률중 최대의 곡률로부터 최소의 곡률까지의 범위를 분할한 각각의 구획의 평균 곡률에 근사하는 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 5 발명은, 제 1 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 최대 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체와, 상기 피연마면의 최소 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체와, 상기 피연마면의 최대 곡률과 최소 곡률의 평균 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 6 발명은, 제 1 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 중앙부의 곡률에 근사하는 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 포함하여 선택하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 7 발명은, 제 1 내지 제 6 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 연마 단계에서는, 상기 피연마물 및 상기 탄성 연마체에 자전 운동을 부여하는 동시에 상기 피연마물과 상기 탄성 연마체를 상대적으로 요동 운동시키면서, 상기 돔형부의 곡률 중심과 상기 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시켜 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
제 8 발명은, 제 1 내지 제 6 발명에 기재된 연마 방법에 있어서, 상기 탄성 연마체의 돔형부는 탄성 시트에 의해 중공의 돔형으로 형성되고, 상기 연마 단계가 상기 중공의 부분에 주입되는 압력 유체에 의해 상기 탄성 시트의 내면에 압력을 가하여, 상기 돔형부에 장력을 부여하면서 연마하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.
본 발명은 연마 방법에 관한 것으로, 특히 곡률이 크게 상이한 복수의 곡면을 갖는 피연마면을 정확하게 연마할 수 있는 연마 방법에 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 분리하여 도시하는 단면도, 도 1b는 탄성 연마체를 연마체 장착 지그에 장착했을 때의 상면도,
도 2는 곡률의 차이가 큰 곡면을 갖는 피연마면을 3 종류의 탄성 연마체를 이용하여 연마하는 것을 설명하는 개략 단면도,
도 3은 본 발명의 연마 방법의 일 실시 형태를 도시하는 단면도로서, 도 3a는 작은 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 나타내고, 도 3b는 큰 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 도 4a는 정면도, 도 4b는 측면도.
이하, 본 발명의 연마 방법의 실시 형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 연마 방법은, 상술한 바와 같이, 돔형부를 갖는 탄성 연마체의 돔형부의 곡률이 상이한 복수개 중으로부터 오목면 형상의 피연마면의 곡면 형상에 따라서 돔형부의 곡률이 상이한 복수의 탄성 연마체를 선택하여, 선택한 탄성 연마체를 이용하여 피연마면을 연마하는 단계를 선택한 탄성 연마체를 이용하여 행하는 것이다.
본 발명의 연마 방법의 대상이 되는 피연마물로서는, 비교적 면적이 작고, 경면 연마를 필요로 하는 오목면형의 피연마면을 갖는 것이면 제한은 없다. 예를 들면, 카메라 렌즈, 망원경용 렌즈, 현미경용 렌즈, 스테퍼(stpper)용 집광 렌즈, 안경 렌즈 등으로 대표되는 광학 렌즈 외에, 플라스틱 렌즈를 주형 중합하기 위한 유리형, 휴대 기기의 커버 유리 등의 광학 부품을 열거할 수 있다. 이하에서는, 플라스틱 안경 렌즈를 대표로서 설명을 한다.
플라스틱 안경 렌즈의 오목면(안구측, 내면이라고도 한다)에는 구면, 회전 대칭 비구면, 원환체면, 누진면, 또는 이들을 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 원하는 광학면으로 경면 연마해야 한다.
본 발명에 이용하는 탄성 연마체로서는 오목면형의 피연마면보다 대면적의 돔형부를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 피연마면의 거의 전면에 돔형부를 접촉시켜 연마하는 것이 가능하고, 연마 속도를 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 탄성 연마체의 돔형부의 면적을 피연마면의 면적보다도 대면적으로 함으로써, 탄성 연마체의 자전의 주속도를 빠르게 하여 연마 속도를 향상시키는 동시에 탄성 연마체의 형상 추종성을 향상시킬 수 있다. 탄성 연마체의 돔형부의 직경은 연마 대상의 렌즈의 직경의 1.1 내지 10배, 바람직하게는 1.5 내지 5배 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다.
돔형부는, 예를 들면 탄성 시트를 돔형으로 성형하고, 압력 유체의 내압으로 돔형의 형상을 유지하는 것, 탄성 소재를 돔형의 블록으로 형성한 것, 돔형의 탄성 시트의 중공부를 다른 탄성 소재로 충전한 것 등이 있다. 탄성 시트의 두께는 0.1 내지 10㎜, 특히 0.2 내지 5㎜의 범위가 바람직하고, JIS A 경도(타입 A 듀로미터) 10 내지 100, 영율 102내지 103N·㎝-2의 물성값을 갖는 것이 바람직하다. 탄성 시트나 탄성 소재의 재질은 천연 고무와, 니트릴 고무와, 클로로프렌 고무와, 스티렌 부타디엔 고무(SBR)와, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)와, 실리콘 고무와, 불소 고무 등의 고무와, 폴리에틸렌, 나일론 등의 열가소성 수지와, 스틸렌계, 우레탄계 등의 열가소성 수지 탄성 중합체를 예시할 수 있다.
도 1은 탄성 연마체의 일 실시 형태와 탄성 연마체를 유지하는 연마체 장착 지그의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 도 1a는 분해 단면도, 도 1b는 탄성 연마체를 연마체 장착 지그에 장착한 상태의 상면도이다.
이 실시 형태의 탄성 연마체(10)는 도 1a에 도시한 바와 같이 탄성 시트로구성되어 돔형으로 성형된 중공의 돔형부(11)와, 돔형부(11)의 주연부에 일체로 설치되어 외측으로 돌출한 링형의 플랜지부(12)를 갖는다. 돔형부(11)의 외면에는, 예를 들면 도 1b에 도시한 바와 같은 꽃잎 모양으로 절취한 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 지립(砥粒)이나 물의 공급, 연마 폐기물을 배출하는 통로로서 기능한다. 또, 연마 패드(13)의 형상은 꽃잎 모양으로 한정되지 않고, 예를 들면 원형, 타원형, 다각형 등으로 절취한 연마 패드를 밀집하여 점착하도록 해도 된다.
연마체 장착 지그(20)는 탄성 연마체(10)를 유지하는 동시에 탄성 연마체(10)의 내면측을 밀봉 공간으로 형성하여, 탄성 연마체(10)중에 압력 유체를 도입하는 유로로서 기능한다. 또한, 후술하는 연마 장치에 장착하여 고정하는 기능을 갖고 있다.
연마체 장착 지그(20)는 장착 지그 본체(21)와 링형의 유지 부재(22)를 갖고 있다. 장착 지그 본체(21)는 원통형의 통형부(211)와, 통형부(211)의 상단부의 외주부에 일체로 설치되어 있고, 통형부(211)의 축과 직교하는 방향으로 연장되고, 통형부(211)와 동축의 플랜지형의 연마체 장착부(212)를 갖고 있다. 연마체 장착부(212)의 상면 외주부에는, 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)가 수납되는 링형의 얕은 오목부(2121)가 설치되어 있다. 상기 오목부(2121)의 중심에서 등각도의 3개소에는 도시하지 않은 절취부가 설치되어 있다. 연마체 장착부(212) 하면에 회전 가능하게 볼트(23)가 부착되고, 볼트(23)가 절개부에 삽입, 탈착 가능하도록 되어있다. 볼트(23)에 와셔(24)와 너트(25)가 부착되어 있다. 이 절개부에 대응하여 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)에도 도시하지 않은 절개부가 설치되어 있다. 유지 부재(22)는 하면이 평탄하고 연마체 장착부(212)의 오목부(2121)에 수납되는 링형이며, 연마체 장착부(212)의 절개부에 대응한 도시하지 않은 절개부가 설치되어 있다. 통형부(211)의 하단부에는 연마 장치에 장착하여 고정하기 위한 테이퍼형의 장착부(2111)가 외측으로 돌출하여 설치되어 있다.
탄성 연마체(10)를 연마체 장착 지그(20)에 고정하기 위해서는, 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)를 연마체 장착부(212)의 오목부(2121)에 절개부 상호를 합쳐서 장착하고, 유지 부재(22)를 절개부 상호를 합쳐서 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)의 위에 장착한 후, 볼트(23)를 상승시켜 절개부 중에 삽입하여, 너트(25)를 조이는 것에 의해, 도 1b에 도시한 바와 같이, 탄성 연마체(10)의 플랜지부(12)를 연마체 장착부(212)와 유지 부재(22)의 사이에 끼우고 고정할 수 있다. 그 결과, 돔형부(11)의 내면과 연마체 장착부(212) 상면과의 사이에는 돔형의 밀봉 공간이 형성되고, 그 밀봉 공간은 통형부(211)의 공극을 거쳐서 외부와 연통한다.
연마할 때에는, 압력 유체로 돔형부(11)의 내면에 압력을 가하고, 돔형부(11)에 장력을 가하고, 돔형부(11)를 피연마면에 소정의 연마 압력으로 가압하여, 피연마물에 요동 운동과 자전 운동을 부여하고, 탄성 연마체(10)에 자전 운동을 부여하면서, 돔형부(11)의 곡률 중심과 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시켜 연마한다.
본 발명의 연마 방법은 미리 돔형부(11)의 곡률이 상이한 복수의 탄성 연마체(10)를 준비한다. 돔형부(11)의 곡률이 상이하면, 돔형부(11)의 직경도 상이하고, 탄성 연마체(10)를 고정하는 연마체 장착부(212)의 직경도 서로 상이하다. 또, 후술하는 바와 같이, 요동 중심과 돔형부(11)의 곡률 중심을 거의 일치시킬 필요성 때문에, 돔형부(11)의 곡률이 상이한 탄성 연마체(10)마다 전용의 연마체 장착 지그(20)를 조합시켜 이용한다.
돔형부(11)의 곡률이 상이한 복수개의 탄성 연마체(10)는 안경 렌즈의 내면을 연마하는 경우에는, 예를 들면 안경 렌즈 내면의 곡률 반경은 40㎜ 내지 600㎜의 범위이며, 이 범위의 구획에 각각 할당된다. 상세하게 설명하면, 200㎜까지 10 내지 40㎜ 마다, 바람직하게는 14 내지 30㎜ 마다 5 내지 10개 정도, 200㎜ 내지 600㎜의 범위에서는 100 내지 200㎜ 마다 돔형부(11)의 곡률이 상이한 복수개의 탄성 연마체(10)를 준비한다. 또, 전술의 구획은 곡률 반경이 중첩되어 이용된 것마다 시행해도 좋다. 이에 의해, 거의 모든 처방에 기초하는 내면의 곡면에 대응할 수 있다.
도 2는 내면에 누진면과 원환체면을 합성한 내면 누진 다초점 렌즈의 일 예의 단면도를 도시한 것이다. 이 내면 누진 다초점 렌즈(L1)는 강도의 난시를 교정하기 위한 일 예로, 곡률의 차이가 심한 것을 도시하고 있고, 실제의 형상과 유사형으로 나타내고 있다. 오목면의 중앙부의 곡률(곡률 반경의 역수)이 가장 크고, 외주부의 곡률이 가장 작고, 중간부에서는 이것들의 중간의 곡률을 갖는다.
본 발명의 연마 방법에서는, 피연마면을 2 단계, 3 단계 또는 그 이상의 다단계로 연마하도록, 피연마면의 곡면 형상에 따라서 돔형부의 곡률이 상이한 복수의 탄성 연마체를 선택한다. 탄성 연마체의 선택 방법으로서는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 렌즈(L1)의 내면의 외주부의 평균 곡률에 근사한 곡률의 돔형부(11a), 렌즈의 중간부의 평균 곡률에 근사한 곡률의 돔형부(11b), 또한 중앙부의 평균 곡률에 근사한 곡률의 돔형부(11c)의 3 단계를 선택할 수 있다.
이것에 의해서, 하나의 탄성 연마체가 할당된 피연마면의 곡률의 범위는 하나의 탄성 연마체로 피연마면 전체를 연마하는 경우와 비교하여 약 ⅓이 되기 때문에, 곡률의 차이가 심한 곡면을 갖는 피연마면에 대하여도 탄성 연마체의 추종성의 범위내에 충분히 커버하는 것이 가능하고, 균일한 연마가 가능하게 된다. 균일하게 연마할 수 있기 때문에, 연마 속도가 향상되어, 탄성 연마체의 교환 시간을 고려해도, 전체의 연마 시간을 단축할 수 있다.
곡률의 차이가 심하게 되는 오목면의 형상으로서는, 상기 누진면과 원환체면을 합성한 곡면 이외에, 누진 다초점 렌즈에 있어서 원용도수와 근용도수의 차이인 가입도가 매우 큰 경우가 있다. 이 경우, 원용부와 근용부의 곡률의 차이가 매우 커진다.
탄성 연마체의 선택 방법으로서는 피연마면의 형상에 따라서 다양한 방법이 고려된다. 예를 들면, 피연마면의 최대의 곡률과 최소의 곡률과의 곡률 차이를 복수의 구획으로 분할하여, 분할한 각각의 구획의 평균 곡률에 근사한 각각의 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 다단계 연마 방법을 예를 들 수 있다.
또한, 피연마면의 최대 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체, 피연마면의 최소 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체 및 피연마면의 최대 곡률과 최소 곡률의 중간의 평균 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 방법이 있다.
또한, 내면 전체의 곡률이 큰 피연마체인 경우, 선택하는 탄성 연마체의 돔형부의 곡률도 커져, 돔형부가 작아지고 요동 폭이 충분히 확보할 수 없는 경우가 있다. 요동 폭이 불충분하면, 피연마면의 중앙부에 돔형부의 정상부 근방이 계속 접촉되게 된다. 그 결과, 돔형부의 주속도가 느린 정상부 근방이 계속 접촉되는 피연마면의 중앙부의 연마 속도가 낮게 되어, 피연마면의 중앙부에서 연마부족이 발생하는 경우가 발생한다.
이와 같이, 중앙부가 연마되기 어려운 렌즈 오목면을 연마하는 경우에는, 종래와 같이 피연마면의 최대 곡률과 최소 곡률의 중간의 평균 곡률에 근사한 곡률을 갖는 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하고, 이것과 조합하여 피연마면의 중앙부의 곡률에 근사한 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 방법을 채용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 연마 방법의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 돔형부의 곡률이 상이한 탄성 연마체를 복수개 선택하여, 탄성 연마체를 교환하고 순차 연마하는 다단계 연마 방법을 도시하는 단면도로서, 도 3a는 작은 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 나타내고, 도 3b는 큰 곡률을 갖는 탄성 연마체의 예를 나타낸다.
도 3의 설명에서는, 피연마면으로서 외주부의 곡률이 작은 곡률을 갖는 곡면과 중앙부의 큰 곡률을 갖는 곡면을 갖는 안경 렌즈(L2)의 오목면을 연마하는 경우에 대해 설명한다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 안경 렌즈(L2)의 피연마면의 외주부의 곡면의 작은 곡률에 근사한 작은 곡률(곡률 반경(Ra)이 큼)의 돔형부(11a)를 갖는 탄성 연마체(10a)를 선택한다. 또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 안경 렌즈(L2)의 피연마면의 중앙부의 곡면의 큰 곡률에 근사한 큰 곡률(곡률 반경(Rb)이 작음)의 돔형부(11c)를 갖는 탄성 연마체(10b)를 선택한다.
제 1 단계의 연마 단계에서는 도 3a에 도시한 바와 같이 탄성 연마체(10a)를 전용의 연마체 장착 지그(20a)에 장착하고, 이 연마체 장착 지그(20a)를 후술하는 연마 장치의 회전대에 장착하여, 소정의 압력의 압축 공기를 돔형부(11a)의 내면과 연마체 장착부(212a)와의 사이의 밀봉 공간(30)에 보내어, 밀봉 공간(30)을 소정의 압력으로 유지하고, 돔형부(11a)에 장력을 부여한다. 이 때의 돔형부(11a)의 곡률 중심(40)은 통형부(211a)의 중심축상에 존재한다. 또한, 연마체 장착 지그(20a)의 통형부(211a)의 중심축을 회전축으로서, 다시 말해서 탄성 연마체(10a)를 돔형부(11a)의 곡률 중심(40)과 정점을 연결하는 선을 거의 회전축으로서 회전시킨다.
피연마물(L2)의 피연마면의 오목면측과 반대면에는, 예를 들면 저융점 금속이나 왁스 등의 접합재(51)를 거쳐서 연마 장치의 척에 장착하여 고정되는 피연마물 부착부(52)가 접합된다. 연마 장치의 도시하지 않은 척은 회전 구동되어, 피연마물(L2)은 소정의 회전 속도로 자전한다. 또한, 척은 예를 들면 공기압이 가해져, 피연마물(L2)을 탄성 연마체(10a)에 대하여 소정의 연마 압력으로 가압할 수 있게 되어 있다. 또한, 연마 장치의 피연마물(L2)을 지지하는 척은, 피연마물(L2)의 회전축이 돔형부(11a)의 정점 근방과 단부측을 왕복하는 요동 운동을 한다. 이 요동 운동의 요동 중심(41)은 탄성 연마체(11a)의 곡률 중심(40)과 거의 일치한다.피연마물(L2)을 지지하는 척의 회전축은 항상 요동 중심(41)을 통하게 되어 있다.
또, 요동 운동은, 피연마면과 탄성 연마체가 상대적으로 이동 운동하게 하고, 본 예에 도시하는 척측의 요동 운동에 한정되지 않고 탄성 연마체측이 요동 운동일 수도 있다.
연마에 있어서는, 도 3a에 도시한 바와 같이, 표면에 연마 패드(13)(도 1 참조)가 접착된 탄성 연마체(10a)에 소정의 압력의 내압으로 장력을 부여하면서 소정의 회전수로 자전시키고, 피연마물(L2)을 곡률 중심(선회 중심)(40)을 통하는 축을 회전축으로서 소정의 회전수로 자전시키면서 소정의 연마 압력으로 탄성 연마체(10a)에 가압하는 동시에, 피연마물(L2)에 요동 운동을 부여하여, 노즐(60)로부터 연마제를 포함하는 슬러리(61)를 탄성 연마체(10a) 표면에 공급하면서 연마를 한다.
이 경우, 탄성 연마체(10a, 10b)에 공급하는 내압은 예를 들면 0.2 내지 1.2kgf/㎠, 탄성 연마체(10a, 10b)의 회전수는 예를 들면 50 내지 500rpm/분, 피연마물(L2)의 회전수는 예를 들면 1 내지 30rpm/분, 요동 속도는 예를 들면 1 내지 20왕복/분, 연마 압력은 예를 들면 3 내지 30kgf/㎠의 연마 조건으로 연마할 수 있다.
제 1 단계의 연마 단계에서, 피연마물(L2)의 피연마면의 외주부의 곡률이 작은 곡면이 탄성 연마체(10a)에 의해서 주로 연마된다.
다음에, 제 2 단계의 연마 단계에서는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 탄성 연마체(10b)를 전용의 연마체 장착 지그(20b)의 연마체 장착부(212b)에 장착하여, 제1 단계의 연마 단계와 마찬가지로 연마를 한다. 제 2 단계의 연마 단계에서도, 피연마물(L2)의 요동 운동의 요동 중심(41)은 탄성 연마체(10b)의 돔형부(11c)의 곡률 중심(40)과 거의 일치한다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 연마 장치에 연마체 장착 지그(20a, 20b)를 장착했을 때에, 항상 요동 중심(41)에 돔형부(11a, 11c)의 곡률 중심(40)이 거의 일치하도록, 연마체 장착 지그(20a, 20b)의 통형부(211a, 211b)의 길이가 설정되어, 탄성 연마체(10a, 10b)를 유지하는 높이가 상하로 변경되도록 되어 있다. 요동 운동의 때에 요동 중심(41)이 탄성 연마체(10a, 10b)의 돔형부(11a, 11c)의 곡률 중심(40)에 거의 일치하고, 피연마면과 탄성 연마체(10a, 10b)와의 상대 거리가 일정하게 유지되기 때문에, 피연마면이 항상 탄성 연마체(10a, 10b) 표면에 균일하게 접촉하여 균일한 연마를 할 수 있다.
제 2 단계의 연마 단계에서, 피연마물(L2)의 피연마면의 중앙부의 곡률이 큰 곡면이 탄성 연마체(10b)에 의해서 주로 연마된다.
이러한 다단계 연마 방법에 따르면, 피연마물(L2)의 피연마면에 곡률이 크게 상이한 곡면을 갖고 있더라도, 중앙부의 곡률이 큰 곡면은 이 곡면의 곡률에 근사한 돔형부(11c)를 갖는 탄성 연마체(10b)에서 연마하여, 외주부의 작은 곡률의 곡면은 이 곡면에 근사한 돔형부(11a)를 갖는 탄성 연마체(10a)에서 연마하는 것에 의해, 1 종류의 탄성 연마체로 연마하는 경우보다도 균일하고 신속한 연마가 가능하게 된다. 또, 제 1 단계의 연마 단계와 제 2 단계의 연마 단계에서는, 탄성 연마체를 교체하고, 제 1 단계의 연마 단계에서는 피연마면의 중앙부를, 제 2 단계의 연마 단계에서는 피연마면의 외주부를 연마하도록 해도 된다. 본 발명의 다단계연마 방법에서는 연마의 순서의 제한은 없다.
다음에, 본 발명의 연마 방법을 실현할 수 있는 연마 장치에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4a는 연마 장치의 정면도이며, 도 4b는 측면도이다.
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)에는 도시하지 않은 모터에 의해 연직 방향의 축을 중심으로 하여 회전 구동되는 회전대(111)가 설치되고, 이 회전대(111)에 연마체 장착 지그(20)의 통형부(211)의 하단의 장착부(2111)(도 1 참조)를 착탈 가능하게 장착하여 고정한다. 회전대(111)에 연마체 장착 지그(20)를 장착하는 것에 의해, 연마체 장착 지그(20)는 통형부(211)의 중심축을 회전축으로, 즉 탄성 연마체의 돔형부(11)의 곡률 중심(40)과 돔형부(11)의 정점을 연결하는 선을 거의 회전축으로 소정의 회전수로 회전 가능하게 된다. 또, 도시하지 않은 압축 공기의 배관이 회전대(111)에 설치되고, 통형부(211)의 중공부와 연결되어 있다.
또한, 피연마물 유지 구동부(120)에는, 요동 구동 장치(121)와, 요동 구동 장치(121)에 의해서 요동되는 피연마물 유지 장치(122)가 설치되어 있다. 요동 구동 장치(121)는 모터(1211)에 의해서 벨트 전동으로 회전되는 크랭크(1212)를 구동하여, 크랭크(1212)와 연결 바아(1213)로 연결되어 있는 피연마물 유지 장치(122)를 요동한다. 피연마물 유지 장치(122)는 요동축(1221)을 중심으로 하여 연직 방향과 후방의 경사 각도와의 사이에서 전후 방향으로 요동가능하게 되어 있다. 피연마물 유지 장치(122)는, 상부에 수직 방향의 하향의 에어 실린더(1222)가 배치되고, 이 에어 실린더(1222)의 피스톤 로드(1223)의 선단에 피연마물 부착부(52)(도 3 참조)가 장착, 고정되는 척(1224)이 설치되어 있다. 이 척(1224)은 모터(1225)에 의해서 요동축(1221)과 연마체 장착 지그(20)의 통형부(211)의 중심축이 교차하는 점을 통하는 축을 회전축으로서 회전 구동된다. 접합재(51)를 거쳐서 피연마물(L2)과 일체화된 피연마물 부착부(52)를 척(1224)에 장착하는 것에 의해, 피연마물(L2)을 피연마물 유지 장치(122)에 장착할 수 있다. 장착된 피연마물(L2)은 에어 실린더(1222)에 의해서 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 돔형부(11)의 곡률에 따른 길이의 전용의 통형부(211)를 갖는 연마체 부착 지그(20)를 회전대(111)에 장착하면, 탄성 연마체(10)의 유지 위치가 각 연마체 장착 지그(20)에 의해서 상이하게 되고, 탄성 연마체(10)의 돔형부(11)의 곡률 중심(40)이 선회축(1221)의 중심과 거의 일치하도록 되어 있다.
이러한 연마 장치(100)에서는, 예를 들면 피연마물(L2)로서 렌즈 오목면을 연마할 경우, 표면에 연마 패드(13)가 접착된 탄성 연마체(10)를 압축 공기의 압력 조절로 소정의 내압으로 장력을 부여하면서 회전대(111)로 소정의 회전수로 자전시키고, 피연마물(L2)을 소정의 회전수로 자전시키면서 에어 실린더(1222)의 소정의 연마 압력으로 탄성 연마체(10)에 가압하는 동시에, 피연마물(L2)에 요동 구동 장치(121)로 요동 운동을 부여하여, 도시하지 않은 노즐로부터 연마제를 포함하는 슬러리를 탄성 연마체(10) 표면에 공급하면서 연마를 한다.
이러한 연마 장치(100)는, 돔형부(11)의 곡률이 상이한 탄성 연마체(10)를 교환해도, 연마체 장착 지그(20)에 의해서 항상 돔형부(11)의 곡률 중심과 피연마물의 요동 중심(1221)이 거의 일치하도록 되어 있다. 그 때문에, 탄성 연마체(10)의 표면을 유효하게 이용할 수 있는 피연마물(L2)의 요동 운동에 의해서, 균일한 연마를 할 수 있는 동시에 신속하게 연마를 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 이용한 연마 방법에 있어서,
    상기 탄성 연마체는 서로 곡률이 상이한 상기 돔형부를 갖는 것이 복수종 있으며,
    피연마면의 곡면 형상에 따라서 적어도 2개 이상의 상기 탄성 연마체를 선택하는 단계와,
    선택한 상기 탄성 연마체를 이용하여 상기 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 연마체는 각각 소정의 곡률에 대응하는 복수의 구획의 하나씩에 할당되고,
    상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 하나의 곡률에 대하여 연마하는 단계에 앞서서, 이 하나의 곡률이 속하는 구획이 할당된 곡률을 가진 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구획은 상기 피연마면의 복수의 곡률중 최대의 곡률로부터 최소의 곡률까지의 범위를 분할하여 설치되는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 복수의 곡률중 최대의 곡률로부터 최소의 곡률까지의 범위를 분할한 각각의 구획의 평균 곡률에 근사하는 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 최대 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체와, 상기 피연마면의 최소 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체와, 상기 피연마면의 최대 곡률과 최소 곡률의 평균 곡률에 근사한 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 선택하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 단계에서는, 상기 피연마면의 중앙부의 곡률에 근사하는 곡률의 상기 돔형부를 갖는 탄성 연마체를 포함하여 선택하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 단계에서는, 상기 피연마물 및 상기 탄성 연마체에 자전 운동을 부여하는 동시에 상기 피연마물과 상기 탄성 연마체를 상대적으로 요동 운동시키면서, 상기 돔형부의 곡률 중심과 상기 피연마물의 요동 중심을 거의 일치시켜 연마하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 돔형부는 탄성 시트에 의해 중공의 돔형으로 형성되고, 상기 연마 단계가 상기 중공의 부분에 주입되는 압력 유체에 의해 상기 탄성 시트의 내면에 압력을 가하여, 상기 돔형부에 장력을 부여하면서 연마하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는
    연마 방법.
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