KR20040108580A

KR20040108580A - 수직선반

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Publication number: KR20040108580A
Application number: KR1020040040040A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 미츠조노; 히로미 야마사키
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2004-12-24
Also published as: TW200427534A; US20040244546A1; US6918326B2; JP2004358624A; KR100588478B1; JP4312508B2; TWI244413B

Abstract

본 발명은 프레넬렌즈 성형용 금형에 렌즈홈을 서변가공하는 경우, 절삭공구의 날끝위치가 어긋나지 않게 절삭공구의 각도가 변해지도록 함으로써, 높은 정밀도로 점진적으로 변하도록 홈을 가공할 수 있도록 한 수직선반에 관한 것으로, 이 수직선반은 칼럼(10)과, 피가공체를 회전시키는 회전테이블(22), 상기 칼럼(10)에 한쪽이 지지되는 횡단레일(14), 이 횡단레일(14)의 안내면을 따라 수평방향으로 이동할 수 있게 설치된 새들(16), 이 새들(16)에 매달리도록 설치되어 새들(16)의 안내면을 따라 상하방향으로 이동할 수 있게 설치된 칼럼(18)을 갖추어 이루어지고서, 이 칼럼(18)의 하단부에 절삭공구(100)의 날끝을 선회중심으로 해서 절삭공구(100)를 선회시키는 경사진 선회축(44)을 가진 사축헤드(20)가 설치된 구조로 되어 있다.

Description

수직선반 {VERTICAL LATHE}

본 발명은 프레넬렌즈 성형용 금형과 같은 초정밀가공에 쓰여지는 수직선반(vertical lathe)에 관한 것으로, 특히 프레넬렌즈(Fresnel lens)와 같이 렌즈홈의 각도가 각기 조금씩 서서(徐徐)히 변화(變化)하도록 된 홈(이하“서변홈”이라 함)을 가공하기에 적합한 수직선반에 관한 것이다.

도 9는 정밀광학기계의 집광렌즈로 쓰이고 있는 프레넬렌즈를 나타내고 있다. 이 프레넬렌즈(2)는 동심원형상 또는 스파이럴형상의 횡단면 V자 형상인 렌즈홈(4)을 갖도록 되어 있는 바, 이 렌즈홈(4)은 도 10에 도시된 것과 같이 홈의 한쪽 측면이 프레넬면(f), 다른쪽 측면은 라이즈면(rise surface;r)이라 부른다. 상기 프레넬렌즈(2)는 프레넬면(f)의 경사각(프레넬렌즈각;φ)이 각 렌즈홈(4) 마다 변화되도록 되어 있는 점에 특징이 있다.

근래에 들어 프레넬렌즈는 사출성형으로 제조하도록 되어 있어서, 프레넬렌즈 성형용 금형에는 각 렌즈홈 마다 프레넬면(f)의 경사각이 서서히 변화되도록 렌즈홈을 정밀하게 가공해야 할 필요가 있게 된다.

종래의 이러한 종류의 서변홈을 가공하기 위한 공작기계로서는, 예컨대 일본국 공개특허공보 특개평10-142405호에 기재된 것과 같은 수직선반이 이용되고 있다.

이와 같은 서변홈을 가공하는 종래의 수직선반은 절삭공구의 날끝의 각도가 변하도록 하기 위한 공구대 선회기구(工具帶旋回機構)를 갖도록 되어 있다. 도 12 및 도 13은 종래의 수직선반의 공구대 선회기구의 예를 나타낸 것이다. 각 공구대 선회기구를 채용하는 수직선반에서는 새들(saddle)의 수평이동 직선축인 X축과, 램(ram)의 상하이동 직선축으로 되는 Z축이 공통의 구조를 이루도록 되어 있다. 한편, 공구대를 선회시키는 B축에 대해서는 각각 다른 구조가 되도록 되어 있다.

먼저, 도 12의 공구대 선회기구에 대해 설명하면, 공구대(110)는 4개의 절삭공구(100)를 장착할 수 있는 형식으로 되어 있다. 램(111)의 하단부에는 선회축(114)을 공기베어링으로 지지해주는 스위블헤드(112)가 부착되어 있다. 또, 상기 선회축(114)은 공구대(110)의 중심에서 결합되어 있고, 4개의 절삭공구(100)가 선회축에 대해 90°씩 방향을 바꿔 공구대(110)에 배치되어 있다. 한편, 도 12에서 참조부호 115는 선회축(114)을 구동하는 서보모터이다.

이에 대해 도 13에 도시된 공구대 선회기구에서는, 램(117)의 하부에 원호형상의 안내면을 가진 R안내부(118)가 형성되어, 이 R안내부(118)에 의해 선회대(119)의 경사이동을 안내하게 되어, 이 선회대(119)에 고정된 공구대(120)에 보유지지되어 있는 절삭공구(100)의 선회동작이 날끝을 선회중심으로 해서 실현되도록 되어 있다. 따라서, 공구대(120)에는 절삭공구(100)가 1개만 장착되게 된다. B축의 구동기구에는 볼나사기구 등에 의한 직선운동을 선회대(20)의 경사이동으로 전환시키는 기구(도시되지 않음)가 사용되도록 되어 있는 바, 이 점에서 도 12의 공구대 선회기구가 B축선회축(114)에 의해 단순히 공구대(110)를 선회시키도록 되어 있는 것과 다르게 되어 있다.

그런데, 도 12에 도시된 종래의 공구대 선회기구를 가진 수직선반에서 프레넬렌즈 성형용 금형으로 렌즈홈을 선삭가공(旋削加工)하는 경우에는 다음과 같이 만들어지게 된다. 먼저, 도 11에 도시된 것과 같이 절삭공구(100)의 절삭날(101)을 프레넬렌즈각(φ)에 맞춰 경사지게 한 상태에서, 절삭공구(100)를 하강시켜 선회테이블을 회전시키면서 X축 및 Z축을 합성적으로 함께 이송해서 라이즈면(r)을 절삭하면서 피가공체(W)에 파고들도록 한다. 절삭공구(100)가 소정의 깊이에 도달할 즈음에 절삭공구(100)의 절삭날(101)을 피가공체(W)에 전사(轉寫)시켜 프레넬면(f)이 만들어지게 한다. 이때에는 X축과 Z축이 합성해서 함께 이송되기 때문에 라이즈면(r)에 절삭이 되지 않게 된다.

다음, 프레넬면(f)의 가공에 이어 라이즈면(r)을 절삭날(102)로 끝처리가공을 하기 위해서는 다음과 같은 동작이 필요하게 된다.

즉, 절삭공구(100)를 피가공체(W)에서 떨어지게 하고서 공구대(110)를 선회시켜 절삭공구(100)의 절삭날(102)을 라이즈면(r)의 경사와 같아지게 한다. 그런데, 공구대(110)의 선회에 의해 절삭공구(100)의 날끝(cutting tip)이 렌즈홈의 바닥정점에서 많이 어긋나기 때문에, X축이동을 실행시켜 절삭공구(100)의 날끝을 렌즈홈의 바닥정점에 맞춰질 수 있도록 해야만 한다. 이렇게 하고서, Z축이동에 의해 절삭공구(100)를 하강시켜 피가공체에 파고들도록 해서 라이즈면(r)을 가공하게 된다.

그러나, 절삭공구(100)의 각도를 변하도록 하기 위해서는 반드시 X축이동과 Z축이동이 수반되어야 하기 때문에, 위치결정의 정밀도나 X선 진직도(眞直度)의 오차로 말미암은 날끝위치의 변위(變位)와 같은 오차가 발생하게 되어, 절삭공구(100)의 날끝위치가 목표로 하는 렌즈홈의 바닥정점에서 어긋나게 되고, 그 결과 렌즈홈의 홈피치의 불량이나 홈깊이의 불량이 되고 마는 문제가 있었다.

한편, 도 13에 도시된 종래의 공구대 선회기구를 가진 수직선반에서 렌즈홈을 선삭가공하는 경우에는, 날끝이 절삭공구(100)의 선회중심이 되도록 되어 있기 때문에, 이론상으로는 프레넬면(f)을 가공한 후 절삭공구(100)의 날끝을 렌즈홈의 바닥정점에 둔 채 B축에 의한 선회대(119)의 선회동작만으로 절삭공구(100)의 절삭날(102)이 라이즈면(r)의 각도에 맞춰지도록 할 수가 있게 된다.

그러나, 실제의 가공에서는 절삭공구(100)의 날끝위치를 선회중심에다 위치결정하는 것이나 그 위치를 선회하는 사이에 보유지지되도록 하는 것은 대단히 어렵다. 이는 운동(선회)정밀도에는 선회대(119)를 안내하는 R안내부(118)의 안내면의 형상정밀도(진원도)가 크게 관계되어 있는 바, R안내부(118)의 안내면의 진원도(眞圓度)를 만드는 것이 대단히 어렵기 때문에, R안내부(118)의 안내면에 대해 선회대(119)가 어떻게 접촉하느냐에 따라 절삭공구(100)의 날끝위치가 어긋날 가능성이 있게 된다.

그리고, 도 13에 도시된 공구대 선회기구에서는 절삭공구(100)의 선회반경이 크기 때문에, 횡단레일의 전면쪽에 중량(重量)이 있는 선회기구부를 배치하도록 되어 있어서, 횡단레일에 비틀림이 일어나기가 쉬워 날끝위치의 변화가 커지게 된다. 따라서, 절삭공구(100)의 날끝위치를 맞춰지도록 하는 데에 실제로 어긋나는 일이 생기게 되는 문제가 있게 된다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 기술이 갖고 있는 문제점을 해소시켜, 프레넬렌즈 성형용 금형에 렌즈홈을 서변가공(徐變加工)하는 경우에 절삭공구의 날끝위치가 어긋나지 않게 절삭공구의 각도를 변화되도록 함으로써, 높은 정밀도의 서변가공을 할 수 있도록 된 수직선반을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수직선반을 나타낸 사시도이다.

도 2는 동 실시예에 따른 수직선반의 측면도이다.

도 3은 동 실시예에 따른 수직선반의 새들과 램의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 4는 동 실시예에 따른 수직선반에 갖춰지는 사축헤드의 측면도이다.

도 5는 프레넬렌즈 성형용 금형의 렌즈홈의 설명도이다.

도 6은 서변홈을 가공할 때 절삭공구 날끝의 움직임을 나타낸 설명도이다.

도 7은 수직선반의 회전테이블에 플레이너테이블을 탑재시킨 수직선반의 측면도이다.

도 8은 플레이너가공을 함에 있어 절삭공구의 날끝의 움직임을 나타낸 설명도이다.

도 9는 프레넬렌즈를 나타낸 평면도이다.

도 10은 프레넬렌즈 성형용 금형의 렌즈홈의 설명도이다.

도 11은 종래의 프레넬렌즈 성형용 금형의 렌즈홈가공의 설명도이다.

도 12는 종래의 수직선반에 설치되는 공구대 선회기구의 예를 나타낸 설명도이다.

도 13은 종래의 수직선반에 설치되는 공구대 선회기구의 다른 예를 나타낸 설명도이다.

[부호의 설명]

10 - - 베드 12 - - 칼럼

14 - - 횡단레일 16 - - 새들

18 - - 램 20 - - 사축헤드

22 - - 회전테이블 24 - - 선삭가공테이블

44 - - 선회축 46 - - 편심아암

48 - - 선회색인부 50 - - 선회축의 축선

54 - - 서보모터 56 - - 로타리엔코더

58 - - 공기베어링 60 - - 플레이너테이블

64 - - 이동테이블 100 - - 절삭공구

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 칼럼과, 피가공체를 회전시키는 회전테이블과, 상기 칼럼에 한쪽이 지지되는 횡단레일과, 이 횡단레일의 안내면을 따라 수평방향으로 이동할 수 있게 설치된 새들과, 이 새들에 매달리도록 설치되어 이 새들의 안내면을 따라 상하방향으로 이동할 수 있게 설치된 칼럼과, 이 칼럼의 하단부에 부착되어 절삭공구의 날끝을 선회중심으로 해서 당해 절삭공구를 선회시키는 경사진 선회축을 가진 사축헤드를 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 바람직하기로는 상기 사축(斜軸)헤드가 베어링에 의해 회전할 수 있도록 지지되어 수평면에 대해 경사진 선회축과, 이 선회축의 축선에서 편심되어 축방향으로 뻗은 편심아암과, 이 편심아암의 선단부에 부착되어 상기 절삭공구를 보유지지하는 절삭공구홀더와, 상기 선회축을 회전시켜 절삭공구의 선회각도롤 색인하는 선회색인부(swivel index means)를 갖추도록 하는 것이 좋다.

(실시예)

이하 본 발명에 다른 수직선반의 한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수직선반의 전체 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 동 수직선반의 측면을 나타낸 도면이다. 이들 도 1 및 도 2에서 참조부호 10은 베드(bed)를 나타내는 바, 이 베드(10)의 상부면에는 칼럼(12)이 설치되어 있다. 그리고, 본 실시예에서는 한쪽 편이 지지된 횡단레일(14)이 상기 칼럼(12)과 일체로 되어 상부구조체를 구성하도록 되어 있다. 상기 횡단레일(14)의 상부에는 새들(16)이 횡단레일(14)의 위를 수평방향으로 이동할 수 있게 설치되어 있다. 이 새들(16)에는 칼럼(18)이 상하방향으로 이동할 수 있게 매달린 형태로 설치되어 있다. 이 칼럼(18)의 하단부에 부착되어 있는 것이 사축헤드(20)이다. 이 사축헤드(20)의 선단부에는 절삭공구(100)가 보유지지되어 있다.

참조부호 22는 회전테이블인 바, 이 회전테이블(22)은 절삭가공을 할 공작물을 고정하는 진공흡인 척(23)을 갖춘 절삭가공테이블(24)과, 이 절삭가공테이블(24)을 수평한 자세로 자유로이 회전할 수 있게 지지하는 테이블 본체부(25)로 구성되어 있으며, 이 테이블 본체부(25)는 테이블 구동장치(26)와 접속되어져 있다.

본 실시예에 따른 수직선반의 경우, 새들(16)을 수평방향으로 이동시키는 축이 X축으로서, 이 X축의 볼나사이송기구를 구동하는 것은 X축 서보모터(27)이다. 또, 램(18)을 상하로 이동시키는 축이 Z축이고, 참조부호 28은 축의 볼나사이송기구를 구동하는 Z축 서보모터이다.

도 3은 새들(16) 및 램(18)의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 도 3에서 횡단레일(14)의 상부면에는 새들(16)의 이동을 안내하는 상호평행한 2개의 X축 안내면(30a, 30b)이 형성되어 있다. 또, 횡단레일(14)의 중앙부에는 램(18)을 수용하는 중공부(中空部;32)가 구획되어 있어서, 이 중공부(32)에 상기 새들(16)이 걸쳐져 그 양쪽이 상기 X축 안내면(30a, 30b)에 지지되도록 되어 있다. 이 X축 안내면(30a, 30b)은 유한굴림안내형(limited type rolling guide)으로 구성되어 있다. 참조부호 33은 X축의 볼나사이송기구를 나타낸다.

새들(16)의 바닥부로부터는 4각형상의 램 안내부재(34)가 밑으로 매달리도록 설치되어 있는 바, 이 램 안내부재(34)의 좌우 양쪽 내부측면에는 상하방향으로 뻗은 굴림안내형으로 된 Z축 리니어안내부(35a, 35b)가 고정되어 있다. 램(18)의 좌우 측면에는 Z축 안내레일(36a, 36b)이 상하로 뻗도록 부착되어, 이들 Z축 안내레일(36a, 36b)이 상기 Z축 리니어안내부(35a, 35b)에 걸려지도록 되어 있다.

새들(16)의 상부면에는 Z축 서보모터(28)가 설치되어 있고, 이 새들(16)의 바닥면에서는 베어링부재(37)에 의해 상하방향으로 뻗은 Z축 볼나사(38)가 회전할 수 있게 지지되어져 있다. 램(18)의 상단부에는 볼너트(39)가 고정되어, 이 볼너트(39)에 Z축 볼나사(38)가 나사결합되도록 되어 있다. 한편, 새들(16)의 상부면에는 1쌍의 밸런스실린더(40)가 부착되어, 램(18)의 중량이 이 밸런스실린더(40)에 의해 부담되어져 Z축 서보모터(28)의 부하를 경감시키도록 되어 있다.

램(18)의 하단부에는 도 12에 도시된 종래의 스위블헤드가 부착된 공구대 대신 다음과 같은 경사진 선회축(44)을 가진 사축헤드(20)가 부착되어 있는 바, 이 사축헤드(20)를 쓰게 됨으로써 절삭공구(100)의 날끝에 선회중심을 설정함으로써 날끝의 위치를 바꾸지 않고서도 절삭공구(100)의 절삭날 각도를 변화되도록 할 수가 있게 된다.

도 4는 사축헤드(20)를 나타내는 바, 도면에서 참조부호 50은 선회축(44)의 축선(軸線)이다. 또, 참조부호 53은 수평면(테이블면)을 나타낸다. 참조부호 α는 선회축(44)의 축선(50)과 테이블면(52)이 이루는 경사각도이다.

사축헤드(20)는 선회축(44)의 축선(50)이 테이블면(52)에 대해 경사각도(α)를 이루도록 브래킷(42)에 의해 보유지지되도록 되어 있다. 테이블면(52)과 간섭을 하는 부분은 극력 면따기가공을 해서 경사각도(α)를 작아지도록 하였다. 본 실시예에서는 상기 경사각도(α)를 15°가 되도록 설정하였다. 이 선회축(44)의 경사각도(α)는 바람직하기로는 30°이내가 되도록 하는 것이 좋다.

상기 사축헤드(20)는 헤드본체(45)와, 편심아암(46), 절삭공구(100)를 보유지지하는 절삭공구홀더(47) 및, 절삭공구(100)의 선회각도를 색인하는 선회색인부(48)로 구성되어 있다.

선회축(44)의 앞끝에는 축선(50)과 직각으로 뻗은 편심아암(46)의 기단부(基端部;46a)가 고정되도록 장착되고, 이 기단부(46a)로부터는 다시 직각으로 축선(50)과 평행하면서 축선(50)과는 소정의 편심반경(偏心半徑)만큼 편심되어진 편심아암(46)이 뻗고서, 그 앞 끝에 절삭공구홀더(47)가 부착되도록 되어 있다. 이 절삭공구홀더(47)는 절삭공구(100)를 편심아암(46)에 대해 직각으로 보유지지하도록 되어 있다. 그리고, 이와 같은 편심아암(46)을 쓰게 됨으로써, 도 4에 도시된 것과 같이 절삭공구(100)의 날끝(A)이 선회축(44)의 축선(50) 상에 있게 되고, 그에 따라 날끝(A)을 선회중심으로 설정할 수가 있게 된다.

다음, 선회색인부(48)는 서보모터(54)에 의해 구동하도록 되어 있다. 그리고, 로터리엔코더(56)에 의해 위치가 피드백되어 서보모터(54)의 회전을 제어하게 됨으로써, 10만분의 1의 정밀도로 선회축(44)의 선회각도를 색인할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 선회색인부(48)의 제어축(48)은 B축이다.

한편, 헤드본체(45)의 내부에는 B축의 색인정밀도에 대응시키기 위해 선회축(44)을 자유로이 회전하도록 지지하는 베어링으로서 공기베어링(air bearing;58)이 조립되어 있다.

다음에는 이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 수직선반을 이용해서 가공하는 예를, 프레넬렌즈 성형용 금형에서 렌즈홈을 선삭하는 예를 들어 설명한다.

도 5는 프레넬렌즈 성형용 금형의 렌즈홈의 형상을 나타내는 도면이다. 동심원상으로 나란한 각 렌즈홈에서는 프레넬면(f)의 경사각도가 외주로 갈수록 서서히 큰 각도를 이루도록 되어 있다. 라이즈면(r)의 경사각도는 서서히 변화하도록 될 수도 있으나, 일정한 것일 수도 있다. 본 실시예에서는 이와 같은 프레넬면(f)을 가진 렌즈홈을 다음과 같이 가공하게 된다.

가공하기 전의 준비로서, 사축헤드(20)에서는 절삭공구홀더(47)에 부착되어 있는 절삭공구(100)에 대해 도 4에 도시된 것과 같이 날끝(A)이 선회축(44)의 축선(50)에 있도록 위치맞춤을 해 놓는다.

도 1에서 렌즈홈을 선삭하는 대상인 피가공체(W)는 선삭가공테이블(24)의 회전중심에 대해 피가공체(W)의 중심을 맞춰 진공척(23)으로 고정하고서, 선회가공테이블(24)을 회전시킨다.

새들(16)을 X축이동시켜 사축헤드(20)를 가공위치로 이동하도록 한다. 여기서, 도 6은 피가공체(W)와 절삭공구(100)의 날끝(A)의 위치관계를 나타낸다. 먼저, 도 6a에 파선으로 나타내어진 것과 같이 절삭공구(100)의 X축이동을 프레넬면(f)을 가진 렌즈홈의 바닥정점위치에 맞춰지도록 한다. 그리고, B축 서보모터(54)에 의해 선회색인부(48)가 구동되어 선회축(44)이 선회하게 됨으로써, 절삭공구(100)의 절삭날(101)의 각도가 프레넬면(f)의 경사각(φ1)과 일치하게 된다.

이렇게 해서 절삭공구(100)의 절삭날(101)의 각도를 프레넬면(f1)의 경사각(φ1)과 합치되도록 하고 나서, Z축이동에 의해 절삭공구(100)를 하강시켜 피가공체(W)를 파고들도록 하여, 소정의 깊이에 도달한 위치에서 절삭공구(100)의 절삭날(101)을 피가공체(W)에 전사(轉寫)시켜 프레넬면(f1)을 형성시킨다.

프레넬면(f1)을 형성시킨 시점에서는 절삭공구(100)의 날끝(A)이 렌즈홈의 바닥정점에 위치해 있게 된다. 그리고, 사축헤드(20)에 있어서는 선회축(44)의 축선(50) 상에 절삭공구(100)의 날끝(A)이 위치하게 된다. 따라서, 절삭공구(100)가 렌즈홈의 바닥정점을 선회중심으로 해서 선회하는 것이 가능해지게 된다.

따라서, 프레넬면(f1)에 이어 라이즈면(r1)을 가공하기 위해서는 Z축이동을 행하지 않고 B축선회에 의해 절삭공구(100)를 날끝(A)을 선회중심으로 해서 선회시켜, 절삭공구(100)의 절삭날(102)을 라이즈면(r1)의 경사각도에 맞춰지도록 할 수가 있게 된다(도 6b). 이 때문에, 절삭공구(100)의 날끝(A)의 위치를 변하게 하지 않고 절삭공구(100)의 절삭날(102)을 피가공체(W)에다 전사시켜 라이즈면(r1)을 형성할 수 있게 된다.

이렇게 해서 1줄의 렌즈홈의 가공이 끝나게 된다. Z축이동으로 절삭공구(100)를 렌즈홈에서 벗어나게 하고, X축이동으로 절삭공구(100)를 인접한 프레넬면(f2)의 렌즈홈 위치로 이동시킨다. 그리고, 절삭공구(100)의 날끝(A)의 X축 상의 위치를 렌즈홈의 바닥정점에 맞춰지도록 하고 나서, B축선회에 의해 절삭공구(100)의 절삭날(101)의 각도를 프레넬면(f2)의 경사각(φ2)에 맞춰지도록 하고, 이어 최초의 렌즈홈의 경우와 마찬가지 동작을 되풀이하게 되면, 절삭공구(100)의 날끝(A)의 위치를 변화시키지 않고서 프레넬면(f2)과 라이즈면(r2)을 연속해서 가공할 수 있게 된다.

이상과 같이 선회축(44)의 축선 상에 절삭공구(100)의 날끝(A)이 위치해 있는 구조를 가진 사축헤드(20)에 의하면, X축 및 Z축의 이동이 수반되지 않고, B축에 의한 선회동작만으로 절삭공구(100)의 절삭날 각도를 프레넬면(f)과 라이즈면(r)에 맞춰지도록 할 수 있게 된다. 그에 따라, 새들(16)이 X축이동할 때나 램(18)이 Z축이동할 때 생기는 변위가 날끝위치의 오차로 크게 작용하지 않게 된다.

더구나, 경사진 선회축(44)이 공기베어링(58)으로 지지되도록 되어 있는 점 및 서보모터(54)로 구동되는 색인기구(48)를 B축으로 해서 수치제어에 의해 절삭공구(100)의 선회운동을 실현하도록 되어 있기 때문에, R안내부의 진원도에 운동정밀도를 의존하도록 된 종래의 선회대방식과는, 선회중심을 칼날 끝에 설정할 수 있다는 점에서 같다고는 하더라도, 그에 비교할 수 없는 높은 정밀도의 색인정밀도를 얻을 수 있게 된다. 또, 절삭공구(100)의 절삭날의 각도가 프레넬면(f)으로부터 라이즈면(r)으로 맞춰질 때 X축 또는 Z축이동을 하지 않도록 되어 있기 때문에 시간의 단축을 도모할 수가 있게 된다. 그리고, 렌즈홈의 수가 많기 때문에 절삭시간이 대폭 단축될 수 있게 된다.

이상의 가공예는 프레넬렌즈 성형용 금형의 선삭가공에 관한 것이었지만, 본 발명에 따른 수직선반은 직선이동형 플레이너테이블과 조합하게 되면 도광판 형성용(導光板形成用) 금형의 플레이너가공에도 적용할 수 있다.

도 7은 플레이너가공을 하기 위해 선삭가공테이블(24)의 상부면에 플레이너테이블(60)을 설치할 수 있도록 된 수직선반을 나타낸 도면이다.

이 플레이너테이블(60)은 기본적으로 선삭가공테이블(24)의 상부면에 고정되어 있는 테이블베이스(62)와 이 테이블베이스(62) 상을 이동하는 이동테이블(64)로 구성되어 있다. 상기 테이블베에스(62)의 상부면에는 직선안내부를 구성하는 V자 형상의 홈이 형성되어 있어서, 이에 안내되어 이동테이블(64)이 도시되지 않은 볼나사이송기구에 의해 직선운동을 할 수 있게 된다.

이 수직선반에서는 이동테이블(64)의 이동을 제어하는 축이 Y축으로 되어 있다. 이 경우 볼나사의 축방향은 선삭가공테이블(24)의 위치를 색인한 후 도시되지 않은 클램프수단으로 고정되어져 볼나사의 축방향과 기계 상의 위치제어축인 Y축의 방향을 일치시키도록 되어 있다.

이와 같이 회전테이블(22)에 플레이너테이블(60)이 부착됨으로써, 본 실시예에 따른 수직선반에서는 플레이너가공에 의한 서변홈가공을 다음과 같이 실행할 수 있게 된다.

도 8은 도광판 형성용 금형의 렌즈홈의 형상을 나타낸 도면이다. 평행하게 뻗은 각 렌즈의 각도는 왼쪽의 렌즈홈일수록 서서히 큰 각도로 되어 있다. 각 렌즈홈에서는 양쪽 경사면의 각도가 같게 되어 있다.

그 때문에, 새들(16)의 X축이동에 의해 사축헤드(20)를 가공위치로 이동시켜 절삭공구(100)의 X축위치를 렌즈홈(L1)의 바닥정점위치와 맞춰지도록 한다. 이때, B축 서보모터(54)에 의해 구동되어 선회축(44)이 선회하게 되어 절삭공구(100)의절삭날(101)의 각도를 오른쪽 경사면(Kr1)의 경사각도와 일치시킨다.

다음, Z축이동에 의해 절삭공구(100)를 하강시켜 피가공체(W)를 파고들게 하고서, Y축이동에 의해 이동테이블(64)을 이송하면서 절삭공구(100)의 절삭날(101)을 피가공체(W)에 전사시켜 프레넬면(Kr1)을 형성한다.

그 후 절삭공구(100)를 날끝(A)을 중심으로 B축선회에 의해 절삭공구(100)의 절삭날(102)의 각도를 왼쪽의 경사면(Kl1)의 경사각도에 맞춘 다음, Y축이동에 의해 이동테이블(64)을 이송하면서 절삭공구(100)의 절삭날(102)을 피가공체(W)에 전사하여 프레넬면(Kl1)을 형성한다. 이와 같이 해서 절삭공구(100)의 날끝(A)의 위치를 변하게 하지 않고 오른쪽 경사면(Kr1)과 왼쪽 경사면(Kl1)을 연속해서 가공할 수 있게 된다. 다른 렌즈홈에 대해서도 계속 마찬가지로 가공할 수가 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 프레넬렌즈성형용 금형에 렌즈홈을 서변가공하는 경우, 절삭공구의 날끝위치가 어긋나지 않도록 절삭공구의 각도를 변하게 함으로써, 높은 정밀도로 서변홈을 가공할 수가 있게 된다.

Claims

칼럼과, 피가공체를 회전시키는 회전테이블과, 상기 칼럼에 한쪽이 지지되는 횡단레일과, 이 횡단레일의 안내면을 따라 수평방향으로 이동할 수 있게 설치된 새들과, 이 새들에 매달리도록 설치되어 이 새들의 안내면을 따라 상하방향으로 이동할 수 있게 설치된 칼럼과, 이 칼럼의 하단부에 부착되어 절삭공구의 날끝을 선회중심으로 해서 당해 절삭공구를 선회시키는 경사진 선회축을 가진 사축헤드를 구비한 것을 특징으로 한 수직선반.
제1항에 있어서, 상기 사축헤드는 베어링에 의해 회전할 수 있도록 지지되어 수평면에 대해 경사진 선회축과, 이 선회축의 축선에서 편심되어 축방향으로 뻗은 편심아암과, 이 편심아암의 선단부에 부착되어 상기 절삭공구를 보유지지하는 절삭공구홀더와, 상기 선회축을 회전시켜 절삭공구의 선화각도를 색인하는 선회색인부를 갖춘 것을 특징으로 하는 수직선반.
제2항에 있어서, 상기 선회축의 축선이 수평면과 30°이내의 각도를 이루고서 상기 절삭공구의 날끝 중심을 통하도록 된 것을 특징으로 하는 수직선반.
제2항에 있어서, 상기 베어링이 공기베어링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직선반.
제2항에 있어서, 상기 선회색인부가 상기 선회축을 구동하는 서보모터와, 선회축의 선회각도를 검축하는 엔코더를 갖도록 된 것을 특징으로 하는 수직선반.
제1항에 있어서, 상기 회전테이블에 직선축을 가진 플레이너가공용 테이블이 더 탑재된 것을 특징으로 하는 수직선반.