KR20060052526A - 탄성 연마 공구 및 렌즈의 연마 방법 - Google Patents

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KR20060052526A
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요시노리 다바타
게이코 기타무라
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
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Abstract

본 발명은 피연마면에 불필요한 흠집을 생기게 하는 일없이 연마할 수 있는 탄성 연마 공구 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공하는 것으로, 탄성 연마 공구(1)는 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 가진 탄성 연마체(3)와, 탄성 연마 공구(1)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 큰 직경을 갖고, 탄성 연마체(3)의 피연마면(5a)에 대향하는 면(31)에 부착된 연마 패드(4)를 구비하며, 탄성 연마 공구(1)를 자전 및 요동 운동하는 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 접촉하여, 회전시키면서 연마한다.

Description

탄성 연마 공구 및 렌즈의 연마 방법{ELASTIC POLISHING TOOL AND LENS POLISHING METHOD}
도 1의 (a)는 본 발명의 탄성 연마 공구의 단면도, (b)는 본 발명의 탄성 연마 공구의 평면도.
도 2는 탄성 연마체의 모식 단면도.
도 3은 본 발명의 탄성 연마 공구를 이용하여 안경 렌즈를 연마하는 형태를 나타내는 개략 측면도.
도 4는 탄성 연마 공구와 안경 렌즈의 연마 위치 관계를 나타내는 상면 모식도로서, (a)는 피연마물의 최외경 위치의 연마 상태를 나타내고, (b)는 피연마물이 (a)로부터 90ㅀ 회전한 상태를 나타내는 도면.
도 5의 (a)는 형상 생성에 있어서의 안경 렌즈의 형태를 나타내는 상면 모식도, (b)는 (a)의 단면 모식도.
도 6은 안경 렌즈의 외주부의 부분 단면도.
도 7은 실시예 3의 연마에 이용하는 탄성 연마 공구의 평면도.
도 8은 실시예 4의 연마에 이용하는 탄성 연마 공구의 평면도.
도 9는 실시예 5의 연마에 이용하는 탄성 연마 공구의 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 탄성 연마 공구
2 : 연마체 기재
3 : 탄성 연마체
31 : 탄성 연마체(3)의 피연마면(5a)에 대향하는 곡면
4, 4a, 4b, 4c : 연마 패드
41 : 절결부
42 : 패드
43 : 통수(通水) 홈
5 : 피연마물로서의 안경 렌즈
5a : 피연마면
6 : 접합제
7 : 장착 지그
8 : 토출 노즐
9 : 슬러리
50 : 세미피니쉬드 렌즈(semifinished lens)
50a : 성형면
60 : 안경 프레임의 내주연의 형상
AB : 탄성 연마 공구(1)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호(弧)
C : 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이
D : 탄성 연마체(3)의 직경
R : 탄성 연마체(3)의 피연마면(5a)에 대향하는 면(31)의 곡율 반경
a : 타원형의 긴 직경
b : 타원형의 짧은 직경
d : 대략 타원형의 최외경
e : 탄성 연마 공구(1)의 이동 거리
f : 대략 타원형의 최단 직경
t : 외주부의 윤곽의 두께
r : 챔퍼링면
O : 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축
O1 : 안경 렌즈(5)의 회전 중심
O2 : 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심
본 발명은, 렌즈 등의 광학 소자의 광학면을 연마하는 연마 공구 및 연마 방법에 관한 것으로, 특히 비구면(非球面) 형상의 연마에 이용하기에 바람직한 탄성 연마 공구 및 연마 방법에 관한 것이다.
종래, 안경 렌즈 등의 오목면은, 구면, 회전 대칭 비구면, 원환체면(圓環體面), 누진면 등의 광학면이, 절삭 등에 의해 형성된다. 그리고, 형성된 광학면이 경면(鏡面) 연마된다. 구면이나 원환체면 등의 단순한 곡면 형상의 경면 연마에는, 강체(剛體)의 연마 접시를 이용한 마찰 연마가 이용된다. 연마 접시를 이용하는 경면 연마 방법은, 연마 접시의 면 형상을 피연마면에 전사하는 방법이므로, 렌즈 처방에 대응한 면 형상의 수만큼 가공 접시가 필요하게 된다. 가공 접시의 수는 수천 종류나 된다.
또한, 누진면 등의 복잡한 곡면, 이른바 자유 곡면 형상의 연마에는, 강체의 연마 접시를 이용한 연마 방법으로는 연마할 수가 없다. 그 때문에, 탄성 연마 공구를 이용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
탄성 연마 공구를 이용하는 방법으로서는, 풍선형 연마 공구를 이용하는 연마 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 연마 방법은, 풍선형 연마 공구의 내측에 압력 기체를 들여보내 팽창시키고, 그 압력을 조절함으로써 피연마면의 곡면 형상에 맞는 곡율로 변경하여 연마한다. 따라서, 곡면 형상이 서로 다른 다수의 피연마면에 따를 수 있기 때문에, 피연마면의 연마에, 1종류의 풍선형 연마 공구로 대응할 수 있다.
한편, 피연마면의 일부에 접촉되는 작은 돔 형상의 탄성 연마 공구를 이용하는 부분 연마 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조). 이 연마 방법은, 작은 탄성 연마 공구에 의한 국소적인 연마를 연이음으로써 피연마면 전체를 연마하는 방법이다.
(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제2003-275949호
(특허 문헌 2) 일본 공개 특허 공보 제2000-317797호
종래, 안경 프레임에 끼워 넣기 전의 연마 후의 안경 렌즈는, 외형이 원형인 것이 대부분이었다. 그러나, 최근 안경 렌즈의 박형화가 진행되어, 안경 프레임 데이터와 렌즈 처방으로부터 가장 얇은 중심 두께가 얻어지도록 가공되기 때문에, 렌즈의 외형이 대략 타원 형상(비원형)이고, 가장자리가 예리하게 된 안경 렌즈의 생산량이 증가하는 경향이 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 제안된 풍선형 연마 공구를 이용하는 연마 방법은, 피연마면 전체에 풍선형 연마 공구를 접촉하여 연마하기 때문에, 짧은 연마 시간으로 연마할 수 있다. 그러나, 렌즈 외형 형상이 대략 타원형이고, 게다가 가장자리가 예리한 렌즈를 연마할 때에, 풍선 연마부(balloon-type polishing tool)에 부착된 연마 패드에 렌즈의 에지부가 파고 들어가, 연마 패드가 벗겨지거나, 혹은 연마되는 렌즈나 연마 공구를 파손시키는 등의 문제가 있다. 이러한 과제에 대응하기 위해서, 풍선 연마부의 내압을 높게 하면, 유연성이 없어져 형상에 대한 추수성(追隨性)이 나빠져서, 연마되지 않는 범위나 연마 불균일 등이 발생하는 경우가 있다.
한편, 특허 문헌 2에 제안된 탄성 연마 공구를 이용하는 부분 연마 방법은 탄성 연마 공구를 피연마면의 전면(全面)으로 이동시킴으로써 연마를 한다. 따라서, 피연마면에 접하고 있는 부분은 탄성체가 피연마면을 모방하여 형상을 바꿀 수 있기 때문에, 렌즈 외형이 원형인 피연마면에 대해서는 연마 불균일이 발생하기 어렵다. 그러나, 렌즈 외형 형상이 대략 타원형이고, 또한 가장자리가 예리한 경우의 연마는, 렌즈가 탄성 연마 공구에 단속적(斷續的)으로 접촉되기 때문에, 렌즈의 에지부가 연마 패드를 파고 들어가서, 연마 패드가 벗겨지거나, 혹은 연마되는 렌즈나 연마 공구를 파손시키는 등이 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 이러한 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 렌즈 등의 광학 소자의 광학면을 연마할 때에, 연마 패드가 벗겨지는 것을 방지하는 동시에, 피연마면에 불필요한 흠집을 내지 않고 연마할 수 있는 탄성 연마 공구 및 렌즈의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 탄성 연마 공구는 피연마면에 접촉하여 회전시키면서 연마하는 데에 이용되는 탄성 연마 공구로서, 상기 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖고 원통형으로 이루어지는 탄성 연마체와, 상기 탄성 연마체의 상기 렌즈의 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드를 구비하되, 상기 연마 패드가 상기 탄성 연마 공구의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 상기 탄성 연마체의 호(弧)의 길이보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 탄성 연마체의 렌즈의 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드가 탄성 연마 공구의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체의 호의 길이보다 큰 직경을 갖는 것에 의해, 탄성 연마체의 에지부를 포함한 전면에 연 마 패드가 붙여져서, 탄성 연마체의 노출이 없기 때문에, 탄성 연마 공구를 피연마면에 접촉하여 회전시키면서 연마할 때에, 연마 패드만이 렌즈의 피연마면과 접촉한다. 따라서, 피연마면에 불필요한 흠집을 내는 일 없이 연마할 수 있다. 또한, 탄성 연마체의 표면적보다도 연마 패드의 표면적이 커지기 때문에, 연마 효율의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성 연마 공구는, 상기 연마 패드의 직경이 상기 탄성 연마체의 호의 길이의 1.01~1.60배인 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 연마 패드의 직경이 탄성 연마체의 호의 길이의 1.01~1.60배인 것에 의해, 연마 패드의 크기를 최적화할 수 있다. 연마 패드의 직경이 탄성 연마체의 호의 길이의 1.01배 미만인 경우에는, 탄성 연마 공구가 렌즈의 피연마면의 전면을 주사할 때에, 연마 패드의 에지부가 피연마면에 접촉되어 연마 흠집을 발생시키기 때문에, 과제를 해결할 수가 없다. 한편, 연마 패드의 직경이 탄성 연마체의 호의 길이의 1.60배를 넘는 경우에는, 렌즈의 피연마면과 접촉하지 않는 면적이 늘어나기 때문에, 연마 패드에 낭비가 발생하여, 비효율적이다.
또한, 본 발명의 탄성 연마 공구는, 상기 연마 패드의 직경이 「(상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥상기 연마 패드의 직경≥(상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05)」로 표시되는 값인 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 연마 패드의 직경이 「(탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥연마 패드의 직경≥(탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연 마체의 원통형의 길이×0.05)」로 표시되는 값인 것에 의해, 원통형의 길이가 서로 다른 탄성 연마체를 이용한 경우라 하더라도, 연마 패드의 크기를 최적화할 수 있다. 연마 패드의 직경이 「탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05미만의 값」인 경우에는, 탄성 연마 공구가 피연마면의 전면을 주사할 때에, 연마 패드의 에지부가 렌즈의 피연마면에 접촉하여, 피연마면에 연마 흠집을 발생시키기 때문에, 과제를 해결할 수 없다. 또한, 연마 패드의 직경이 「탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00를 넘는 값」인 경우에는, 렌즈의 피연마면과 접촉하지 않는 면적이 늘어나기 때문에, 연마 패드에 낭비가 발생하여, 비효율적이다.
또한, 본 발명의 탄성 연마 공구는, 상기 탄성 연마체의 재질이 열가소성 수지인 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 탄성 연마 공구는, 탄성 연마체의 재질이 열가소성 수지인 것에 의해, 여러 종류의 곡면 형상을 갖는 렌즈의 피연마면에 따른 연마를 할 수 있어, 소정의 광학면을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성 연마 공구는, 연마 패드의 재질이 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것을 특징으로 한다.
이것에 따르면, 탄성 연마 공구는, 연마 패드의 재질이 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것에 의해, 비구면량이 많은 렌즈의 피연마면에 따른 연마를 할 수 있어, 소정의 광학면을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마 방법은, 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대 하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하여, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 연마 방법으로서, 상기 탄성 연마 공구는 상기 피연마면을 따라서 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖는 탄성 연마체와, 상기 탄성 연마체의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 호의 길이의 1.01~1.60배의 직경으로 이루어지고 상기 탄성 연마체의 상기 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖는 탄성 연마체와, 탄성 연마체의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 호의 길이의 1.01~1.60배의 직경으로 이루어지고, 탄성 연마체의 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드를 구비한 탄성 연마 공구를, 렌즈의 피연마면에 접촉하여, 렌즈와 동시에 회전시키면서, 탄성 연마 공구 및/또는 렌즈를 요동하여, 연마함으로써, 연마 패드의 크기를 최적화하여, 연마 패드의 박리를 방지할 수 있다. 이에 따라, 연마되는 렌즈나 연마 공구의 파손이 없고, 또한 피연마면에 불필요한 흠집을 내는 일 없이 피연마면의 전면을 효율적으로 잘 연마할 수 있다. 또, 본 연마 방법에 있어서는, 필요에 따라 연마제를 공급하면서 연마를 하더라도 좋다.
또한, 본 발명의 연마 방법은, 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하여, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 연마 방법으로서, 상기 탄성 연마 공구는 상기 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖고 원통 형상인 탄성 연마체와, 상기 탄성 연마체의 피연마면에 대향하는 면에 부착된 「(상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥상기 연마 패드의 직경≥(상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05)」로 표시되는 값의 직경의 연마 패드를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖고 원통 형상인 탄성 연마체와, 「(탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥연마 패드의 직경≥(탄성 연마체의 호의 길이+탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05)」로 표시되는 값의 직경으로 이루어지고, 탄성 연마체의 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드를 구비한 탄성 연마 공구를, 렌즈의 피연마면에 접촉하여, 렌즈와 동시에 회전시키면서, 탄성 연마 공구 및/또는 렌즈를 요동하여 연마함으로써, 연마 패드의 크기를 최적화하여, 연마 패드의 박리를 방지할 수 있다. 이에 따라, 연마되는 렌즈나 연마 공구의 파손이 없고, 또한 피연마면에 불필요한 흠집을 내는 일 없이 피연마면의 전면을 효율적으로 잘 연마할 수 있다.
또한, 본 발명의 렌즈의 연마 방법은, 외주부의 윤곽이 대략 타원 형상을 갖는 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하여, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구, 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 렌즈의 연마 방법으로서, 상기 렌즈에 대하여 상대 이동하는 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위가, 상기 대략 타원 형상의 최단 직경 내인 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 외주부의 윤곽이 대략 타원 형상을 갖는 렌즈의 피연마면에, 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하여, 렌즈 및 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 탄성 연마 공구, 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마할 때, 렌즈에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위가, 대략 타원 형상의 최단 직경 내인 것에 의해, 렌즈가 대략 타원 형상이고, 게다가 가장자리가 예리한 에지이더라도, 탄성 연마 공구에 부착된 연마 패드를 파고 들어가는 일은 없다. 이에 따라, 연마 패드가 벗겨지는 일 없이, 렌즈의 피연마면의 전면이 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면(鏡面)을 얻을 수 있다. 또, 대략 타원 형상이란, 외주부의 윤곽에 적어도 원호(圓弧)를 포함하는 비원형 형상이며, 예컨대 타원형, 계란형, 트랙 경기용의 장원형(長圓型) 등의 이른바 오벌(oval) 형상 등이다.
또한, 본 발명의 렌즈의 연마 방법은, 상기 탄성 연마 공구의 외경이, 「상기 탄성 연마 공구의 외경≥(상기 렌즈의 최외경-상기 렌즈의 최단 직경)」으로 표시되는 값인 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 탄성 연마 공구의 외경이, 「탄성 연마 공구의 외경≥(렌즈의 최외경-렌즈의 최단 직경)」으로 표시되는 값이며, 또한 렌즈에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 이동 범위가, 대략 타원 형상의 렌즈의 최단 직경 내인 것에 의해, 렌즈가 대략 타원 형상이고, 가장자리가 예리한 에지이더라도, 탄성 연마 공구에 부착된 연마 패드에 파고드는 일이 없다. 따라서, 연마 패드가 벗겨지는 일 없이, 렌즈의 피연마면의 전면에 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없 는 경면을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 렌즈의 연마 방법은, 상기 렌즈에 대하여 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위, 즉 상대 이동하는 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심이 상기 렌즈와 접촉하여 그리는 원형 영역이, 상기 렌즈의 회전 중심에서부터 외주부의 윤곽의 최단 위치까지의 범위 내에서 이동하는 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 대략 타원 형상의 렌즈에 대하여 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위, 즉, 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 회전 중심이 렌즈와 접촉하여 그리는 원형 영역이, 렌즈의 회전 중심에서부터 외주부의 윤곽의 최단 위치까지의 범위 내를 이동함으로써, 탄성 연마 공구의 이동 범위가 대략 타원 형상의 최단 직경 내에 포함되어서, 렌즈의 외형 형상이 대략 타원형이고, 더구나 가장자리가 예리한 에지이더라도, 탄성 연마 공구에 부착된 연마 패드에 파고 드는 일이 없다. 이에 따라, 연마 패드가 벗겨지는 일 없이, 렌즈의 피연마면의 전면에 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면 연마를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 렌즈의 연마 방법은, 렌즈의 면 형상 및 렌즈의 외형 형상을 산출하는 공정과, 상기 산출된 면 형상 및 외형 형상에 근거하여 피연마면을 형상 생성하는 공정과, 형상 생성된 상기 피연마면을 연마하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 렌즈의 면 형상 및 렌즈의 외형 형상이 산출되어, 산출된 면 형상 및 외형 형상에 근거해 렌즈의 피연마면이 형상 생성, 및 연마되는 것에 의해, 렌즈의 외주 에지부에 버(burr)라고 불리는 러플링 현상(ruffling phenomenon)이 발생하지 않는다. 또한, 형상 생성되어 외형 형상이 대략 타원형이고, 게다가 가장자리가 예리한 에지이더라도, 렌즈가 탄성 연마 공구에 부착된 연마 패드에 파고 들어가서, 벗겨지는 일이 없으며, 렌즈의 피연마면의 전면에, 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면 연마를 얻을 수 있다.
렌즈의 형상 생성 후에, 다시 버가 발생한 경우에는, 챔퍼링(chamfering)을 실시하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 발명의 렌즈의 연마 방법은, 상기 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가, 0(zero)보다 크고, 2㎜ 범위 내의 값의 외형 형상인 것을 특징으로 한다.
이 연마 방법에 따르면, 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가 0인 경우에는, 렌즈의 외주 에지부에 쉽게 버가 발생하게 된다. 따라서, 버의 발생을 방지하기 위해서 렌즈의 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께를 0보다 크게 하는 것이 효과적이다. 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가 2㎜를 넘는 값의 외형 형상을 형성하면, 프레임 끼워 넣기 형상(안경 프레임의 렌즈 삽입 형상)보다 작게 형성되어 버리기 때문에, 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가 2㎜ 이내인 것이 효과적이다.
또한, 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가, 0보다 크고, 2㎜ 범위 내의 값의 외형 형상인 것에 의해, 피연마면의 연마 후에 렌즈에 흠집이 잘 나지 않게 하기 위해서 등의 표면 처리를 실시할 때에, 렌즈의 외주 에지부의 버 등에 의한 처리액이 고이는 것의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 렌즈의 피연마면의 연마시에, 외주부의 버에 의해서 외주 에지부가 탄성 연마 공구에 파고 드는 것을 방지할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 탄성 연마 공구 및 연마 방법은, 광학 렌즈 등에 적용할 수 있다. 그 중에서 특히, 안경 렌즈에 바람직하게 이용할 수 있다.
안경 렌즈는, 렌즈의 볼록면측 또는 오목면측 중 어느 한 쪽의 면에 광학 특성을 갖는 유리형을 이용하여, 경화 반응에 의해 한 면에만 광학 특성을 갖는 세미피니쉬드 렌즈(반완성품 렌즈)를 성형한다. 그리고, 세미피니쉬드 렌즈의 광학 특성을 갖지 않는 면측(일반적으로는, 오목면측)을 절삭 또는 연삭(硏削)하고, 다시 연마하여 소정의 광학 특성을 형성한다.
세미피니쉬드 렌즈는, 연마 등에 의해 소망하는 렌즈로 가공할 필요가 있기 때문에, 렌즈 전체의 두께가 두껍게 성형된다. 또한, 세미피니쉬드 렌즈는, 일반적으로 외형 형상이 원형으로 성형되고, 안경 프레임 데이터와 렌즈 처방으로부터 가장 얇은 중심 두께를 얻을 수 있도록 절삭 등이 실시되어, 렌즈의 외형 형상이 대략 타원형으로 경우가 있다. 대략 타원 형상의 가장자리는 예리한 에지로 되며, 대략 타원 형상의 짧은 변의 길이가 작을 때일수록 현저하게 된다. 또, 세미피니쉬드 렌즈의 크기는, 일반적으로 외경(최외경)이 40~80㎜ 정도의 사이즈가 이용된다.
그리고, 절삭 등이 된 렌즈는, 소정의 광학 특성을 얻기 위해 연마되어, 흠 집이 잘 나지 않게 하기 위한 표면 처리 등이 실시된다. 그 후, 안경 프레임의 내주연의 형상에 맞춰 가장자리 문지르기(rounding) 가공을 하는 옥형(玉型) 가공 등이 행해진다. 옥형 가공된 렌즈는, 안경 프레임에 끼워져서 안경이 완성된다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.
또, 본 실시형태는, 피연마물로서 플라스틱 안경 렌즈(이후, "안경 렌즈"라고 나타냄)를 이용한 경우를 예시한다.
우선, 도 1 및 도 2에 근거하여 탄성 연마 공구(1)에 대해 설명한다.
도 1의 (a)는 본 발명의 탄성 연마 공구의 단면도이며, 동 도면 (b)는 본 발명의 탄성 연마 공구의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 탄성 연마체의 모식 단면도이다.
탄성 연마 공구(1)는, 연마체 기재(2), 탄성 연마체(3), 연마 패드(4)를 구비하고 있다. 탄성 연마 공구(1)는, 연마체 기재(2)의 상면에 탄성 연마체(3)가 부착되고, 또한 탄성 연마체(3)의 상면에 연마 패드(4)가 부착되어 있다. 이 탄성 연마 공구(1)는, 연마 장치의 연마축에 장착되어, 회전함으로써, 안경 렌즈(5)의 비구면 형상(피연마면(5a), 도 3 참조)의 연마가 행해진다. 탄성 연마 공구(1)의 외경은, 안경 렌즈(5)의 비구면 형상을 무너뜨리지 않고 연마하기 위해서, 안경 렌즈(5)의 최외경보다도 작게 설정되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 탄성 연마 공구(1)의 외경은 탄성 연마체(3)의 직경을 나타낸다.
연마체 기재(2)는, 금속 혹은 경질 플라스틱 수지 등의 비교적 경질의 재료로 이루어지며, 플랜지(flange)가 있는 원통 형상으로 형성되어 있다. 이 연마체 기재(2)는, 플랜지부가 원통형의 중심축을 중심으로 하여, 도시하지 않은 연마 장치의 연마축에 장착되고, 원통형의 다른 쪽의 면(상면)에 탄성 연마체(3)가 부착된다.
탄성 연마체(3)는, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖는 재료, 예컨대 실리콘 고무로 형성된다. 탄성 연마체(3)는 원통형으로 이루어지며, 원통형의 한 쪽 면에 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 면 형상에 가까운 소정의 곡율 반경 R을 갖는 돔(dome) 형상의 곡면(31)이 형성되어 있다. 또한, 원통형의 다른 쪽 면이, 원통형의 대략 중심축을 연마체 기재(2)의 대략 중심축에 맞춰, 연마체 기재(2)의 상면에, 예컨대 접착제에 의해 부착되어 있다. 이 부착을 용이하게 하기 위해서는, 탄성 연마체(3)의 직경 D와, 연마체 기재(2)의 원통형의 직경을 동일 치수로 설정하는 것이 바람직하다.
탄성 연마체(3)의 원통형의 길이(높이) C는, 연마할 안경 렌즈(5)의 외형 사이즈, 곡면 형상, 및 탄성 연마체(3)의 재질 등을 고려하여 소정의 값으로 설정된다. 또한, 탄성 연마 공구(1)에 연마 압력을 가하여 피연마물(안경 렌즈(5))을 연마할 때에, 탄성 연마체(3)가 찌그러져 연마체 기재(2)가 안경 렌즈(5)에 닿지 않는 길이(높이)로 설정하는 것이 바람직하다.
탄성 연마체(3)의 직경 D는, 일반적으로 안경 렌즈(5)의 직경의 최대가 80㎜ 정도이기 때문에, 20~60㎜ 정도의 범위로 설정된다. 직경 D가 20㎜ 미만에서는, 탄성 연마 공구(1)를 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 밀어 부칠 때의 면적이 지나치게 작기 때문에, 피연마면(5a)(도 3 참조)의 전면을 주사하는 시간(연마 시간)이 길어진다. 한편, 직경 D가 60㎜를 넘는 경우에는, 피연마면(5a)의 비구면 형상을 무너뜨리지 않고 연마하는 것이 어렵게 된다.
탄성 연마체(3)의 재질로서는, 실리콘 고무 외에, 천연 고무, 니트릴 고무(nitrile rubber), 폴리클로로프린 고무(Polychloroprene rubber), 스틸렌-브타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴브타디엔 고무(NBR), 불소 고무 등의 고무, 폴리에틸렌 또는 나일론 등의 열가소성 수지, 스틸렌계 또는 우레탄계 등의 열가소성 수지 엘라스토머 등을 들 수 있다.
탄성 연마체(3)는, 곡면(31)의 곡율이 서로 다른 여러 종류가 준비된다. 안경 렌즈(5)의 내면(오목면)을 연마하는 경우에는, 예컨대 곡율 반경 R이 35㎜~600㎜인 탄성 연마체(3)를 준비한다. 곡율 반경 R이 35~200㎜인 범위는, 5~50㎜ 피치, 바람직하게는 10~30㎜ 피치로, 5~10종류를 준비한다. 곡율 반경 R이 200~600㎜인 범위는, 100~200㎜ 피치로 수(數) 종류를 준비한다. 이에 따라, 거의 모든 렌즈 처방에 기초한 안경 렌즈(5)의 오목면(피연마면(5a))의 곡면에 대응할 수 있다. 또, 안경 렌즈의 외면(볼록면)을 연마하는 경우에는, 피연마면(볼록면)에 대향하는 면이 평면인 탄성 연마체(3)를 이용할 수 있다.
연마 패드(4)는, 원형 형상의 부직포 시트로 이루어진다. 연마 패드(4)는, 원형 형상의 시트의 대략 중심이, 탄성 연마체(3)의 피연마면(5a)에 대향하는 면(31)의 대략 중심축의 위치에, 예컨대, 양면 접착용 테이프를 통해 붙여진다.
연마 패드(4)의 직경은, 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축 O를 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01~1.60배의 값으로 설정된다.
또한, 연마 패드(4)의 직경은, 「(탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이+탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×4.00)≥연마 패드(4)의 직경≥(탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이+탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.05)」로 표시되는 값으로 설정된다.
또, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이는, 탄성 연마 공구의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체의 호의 길이, 즉, 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축 O를 포함하는 단면에 나타나는 호의 길이이다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 연마 패드(4)의 직경은, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 붙여지는 접착면측에 있어서의 길이를 나타낸다.
연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배 미만인 경우에는, 탄성 연마 공구(1)가 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 전면을 주사할 때에, 연마 패드(4)의 에지부가 피연마면(5a)에 접촉하여, 피연마면(5a)에 연마 흠집이 발생한다. 또, 연마 패드(4)의 직경과 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 비(比)는, 이용되는 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C에 따라 변동되는데, 어떠한 비의 값인 경우라도 좋다.
또한, 연마 패드(4)의 재질은, 부직포 외에 펠트, 폴리우레탄제 등의 다공질 소재로 형성되는 시트, 단섬유(短纖維)가 식모(植毛)된 합성 수지제의 시트 등을 예로 들 수 있다.
다음에, 탄성 연마 공구(1)를 이용하여, 안경 렌즈(5)의 오목면(피연마면(5a))을 연마하는 연마 방법을 설명한다.
도 3은 탄성 연마 공구를 이용하여 안경 렌즈를 연마하는 형태를 나타내는 개략 측면도이며, 도 4는 탄성 연마 공구와 안경 렌즈의 연마 위치 관계를 나타내는 상면 모식도이다.
도 3에 있어서, 탄성 연마 공구(1)(연마체 기재(2)의 플랜지부)가 도시하지 않은 연마 장치의 연마축에 장착된다. 연마 장치의 연마축에 장착되는 탄성 연마 공구(1)는, 여러 종류가 준비된 탄성 연마체(3)의 곡면(31)의 곡율 중에서, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경보다 작은 곡율 반경을 가지면서 피연마면(5a)의 곡율 반경에 가장 가까운 것이 선택된다.
또, 연마 장치의 연마축은, 예컨대 공기 압력이 가해짐으로써, 탄성 연마 공구(1)를, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 소정의 연마 압력으로 압접(壓接)하는 기구를 구비하고 있다. 또한, 연마 장치는, 탄성 연마 공구(1)와 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a) 사이에 연마제를 포함하는 슬러리(9)를 공급하는 토출 노즐(8)을 구비하고 있다.
한편, 피연마물로서의 안경 렌즈(5)는, 피연마면(5a)의 반대측 면(볼록면)이, 장착 지그(7)에 접합된 저융점 금속, 혹은 왁스 등으로 이루어지는 접합재(6)를 거쳐 장착 지그(7)에 부착 고정되어 있다. 또, 장착 지그(7)는, 수치 제어 등에 의한 자전(회전) 기구와 요동 기구를 구비한 연마 장치의 척(chuck)(도시하지 않음)에 장착 고정되어 있다.
안경 렌즈(5)의 연마 방법은, 우선, 연마 장치의 연마축을 회전 구동하여, 연마축에 장착된 탄성 연마 공구(1)를 회전시킨다. 그리고, 연마축을 피연마면(5a)에 압접하는 기구에 공기 압력을 가하여, 탄성 연마 공구(1)를 소정의 압력으 로 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 압접시킨다. 동시에, 안경 렌즈(5)가, 척의 회전 기구에 의해 소정의 회전수로 회전(자전)하면서, 요동 기구가 가동되어, 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착된 연마 패드(4)의 면) 위를 요동 한다.
척 및 연마축의 회전과 함께, 토출 노즐(8)로부터 연마제를 포함하는 슬러리(9)가 탄성 연마 공구(1)와 피연마면(5a) 사이에 공급되어 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 연마가 행해진다.
또, 연마 장치의 연마축(탄성 연마 공구(1))의 회전 방향과, 척(안경 렌즈(5))의 회전 방향은, 서로 동일 회전 방향, 혹은 반대 회전 방향의 어느 쪽이어도 좋지만, 연마 효율의 측면에서 반대 회전 방향이 더 바람직하다.
탄성 연마 공구(1)가, 압접하는 기구에 의해 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 압접되는 공기 압력은, 0.01~1.00㎫ 정도가 부여된다. 탄성 연마 공구(1)(연마축)의 회전수는, 100~1500rpm 정도의 범위로 설정된다. 또한, 안경 렌즈(5)(척)의 회전수는, 100~1500rpm 정도의 범위로 설정된다. 안경 렌즈(5)(척)의 피연마면(5a)이 요동하는 이동 운동은, 예컨대 1~20왕복/min으로 설정되어 연마가 행해진다.
다음에, 안경 렌즈(5)의 연마 방법을, 도 4의 탄성 연마 공구와 안경 렌즈의 연마 위치 관계를 나타내는 상면 모식도에 근거하여 설명한다.
또, 연마 방법의 설명은, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상)이 대략 타원형이고, 주연부가 예리한 경우로 설명한다. 또한, 대략 타원 형상이란, 외주부의 윤곽에 적어도 원호를 포함하는 비원형 형상이며, 타원 형상 외에, 예컨대 계 란형 형상, 트랙 경기용의 장원형 등의 이른바 오벌 형상 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 이들을 포함한 외형 형상을 대략 타원 형상으로 한다.
도 4의 (a)는 안경 렌즈의 최외경 위치의 연마 상태를 나타내며, 도 4의 (b)는 안경 렌즈가 도 4의 (a)로부터 90ㅀ 회전한 상태, 즉 안경 렌즈의 최단 직경 위치에 있어서의 연마 상태를 나타내고 있다. 또, 도 4는, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에 대한 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3))의 상대 위치를 나타낸다.
피연마물로서의 안경 렌즈(5)는, 안경 렌즈(5)(연마 장치의 척)가 요동함으로써, 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3))에 대하여 상대 이동한다.
도 4(a)에 있어서, 안경 렌즈(5)의 연마 방법은, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2와 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터의 이동 거리 e를, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터 대략 타원형의 짧은 직경 b(최단 직경 f)의 1/2 이내로 설정하여 연마를 한다. 즉, 이동 범위를 최단 직경 f 이내로 설정하여 연마를 한다. 그 때, 탄성 연마체(3)의 직경 c는, 「안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 긴 직경 a(최외경 d)>탄성 연마체(3)의 직경 c≥안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 긴 직경 a(최외경 d)-안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 짧은 직경 b(최단 직경 f)」에 기초하여 결정한다.
또, 최단 직경 f란, 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 대략 타원형인 경우에, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터 외형 형상(외주부의 윤곽)의 가장 가까운 위치까지의 길이를 반경(半徑)으로 하는 원의 직경을 나타낸다. 마찬가지로, 최외경 d란, 안경 렌즈(5)의 외형 형상이, 회전 중심 O1로부터 외형 형상의 가장 떨어진 위치까지의 길이를 반경으로 하는 원의 직경을 나타낸다.
즉, 안경 렌즈(5)의 연마 방법은, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2를, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터, 안경 렌즈(5)의 외형 형상의 가장 가까운 외경 이상으로 이동시키지 않고, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2가 안경 렌즈(5)와 접촉하여 그리는 원형 영역 내에서 연마를 한다.
이 일례로서, 도 4의 (a), 도 4의 (b)에 있어서, 안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 긴 직경 a(최외경 d)가 60㎜, 짧은 직경 b(최단 직경 f)가 20㎜인 안경 렌즈를 연마하는 경우를 설명한다.
탄성 연마체(3)의 외경 c는, 안경 렌즈(5)의 긴 직경 a:60㎜보다도 작고, 또한 안경 렌즈(5)의 긴 직경 a:60㎜에서 안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 짧은 직경 b:20㎜를 뺀 값과 같은 치수인, 40㎜의 범위의 탄성 연마체(3)를 이용한다. 그리고, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2의 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터의 이동 거리 e를, 안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 짧은 직경 b:20㎜의 1/2 이내인 10㎜로 설정하여 연마를 한다. 즉, 안경 렌즈에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위를 20㎜로 설정한다.
또한, 탄성 연마체(3)(탄성 연마 공구(1))는, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경보다 작고, 또한 피연마면(5a)의 곡율 반경에 가장 가까운 것을 선택하여, 피연마면(5a)에 접촉한 상태로 연마를 한다.
다음에, 최외경 d 및 최단 직경 f의 치수의 설정 방법에 대해 설명한다.
도 5의 (a)는 형상 생성에 있어서의 안경 렌즈의 형태를 나타내는 상면 모식도이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 단면 모식도이다. 도 6은 안경 렌즈의 외주부 의 부분 단면도이다.
도 5에 있어서, 연마되는 안경 렌즈(5)는, 미리 볼록면측에 광학 특성을 갖고, 외주부의 윤곽(외형 형상)이 원형으로 성형된 세미피니쉬드 렌즈(반완성품 렌즈, 도 5 중에 이점쇄선으로 나타냄)(50)가 이용된다. 세미피니쉬드 렌즈(50)의 오목면측의 성형면(50a)이 절삭 또는 연삭되어, 소정의 비구면 형상(이후, "구면 형상"으로 나타냄)의 피연삭면(5a)이 형상 생성된다. 이 형상 생성 공정에서의 절삭 가공에 의해, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상)은, 원형으로부터, 예컨대 긴 직경 a와 짧은 직경 b로 이루어지는 대략 타원 형상으로 된다.
형상 생성에 있어서, 컴퓨터 등을 이용하여, 형상 생성되는 면 형상(피연마면(5a)의 형상)이, 처방에 근거하여 산출된다. 그리고, 산출된 면 형상과 안경 프레임 데이터에 근거하여, 형상 생성 후의 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 산출된다. 이 외형 형상의 산출 처리에는, 안경 렌즈(5)의 외형 형상 내에, 이점쇄선으로 나타내는 안경 프레임의 내주연의 형상(즉, 피연마면(5a)의 연마 후에 옥형 가공 등이 되는 형상)(60)과, 소망하는 형상 생성 후의 렌즈 중심부의 두께의 값이 아울러 이용된다.
안경 렌즈(5)의 외형 형상의 산출 처리는, 형상 생성되는 면 형상에 근거하여, 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가 0으로 되는 안경 렌즈(5)의 외형 형상(대략 타원 형상)이 산출된다. 그리고, 산출된 외형 형상에 근거하여, 긴 직경 a(최외경 d), 짧은 직경 b(최단 직경 f)의 값이 구해진다.
또, 외형 형상의 산출은, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개 소의 두께가 0으로 되는 경우 외에, 도 6의 안경 렌즈의 외주부의 부분 단면도에 도시하는 바와 같이 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께 t가, 0보다 크고, 2㎜ 정도의 범위 내의 소망하는 값에 있어서의 외형 형상을 산출하는 것이 바람직하다. 산출된 외형 형상에 근거하여, 긴 직경 a(최외경 d), 짧은 직경 b(최단 직경 f)의 값을 결정하고, 외주부의 윤곽과 형상 생성되는 피연마면(5a)으로 형성되는 외주 에지부에, R 챔퍼링, 또는 C 챔퍼링 등의 챔퍼링을 실시하는 것이 바람직하다. 도 6에 나타내는 안경 렌즈(5)는, 외주 에지부에 R 챔퍼링을 실시하여 챔퍼링면 r을 형성한 경우를 나타낸다.
외주 에지부에 챔퍼링을 실시함으로써, 피연마면(5a)의 연마 후에 안경 렌즈(5)에 흠집이 잘 나지 않게 하기 위해서 등의 표면 처리를 실시할 때에, 안경 렌즈(5)(피연마면(5a))의 외주 에지부의 버 등에 의해 처리액이 고이는 경우가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 피연마면(5a)의 연마시에 외주 에지부가 연마 패드(4)에 파고 들어가는 일이 잘 발생하기 않도록 할 수 있다.
챔퍼링 가공은, 형상 생성 공정과 동시에 가공할 수 있다. 또한, 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께 t는, 안경 프레임의 내주연의 형상(60) 내의 렌즈 중심부의 두께가, 가능한 한 얇은 안경 렌즈를 얻기 위해서, 외주부의 윤곽의 두께가 2㎜ 정도 범위 내인 것이 바람직하다.
또, 대략 타원 형상의 최단 직경 f, 및 최외경 d의 치수는, 형상 생성 후에 실측하여 구하여도 좋다.
그리고, 긴 직경 a(최외경 d), 짧은 직경 b(최단 직경 f)의 값에 근거하여, 탄성 연마체(3)의 직경 D의 값이 결정된다. 그리고, 상술한 연마 방법에 의해, 형상 생성된 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 연마가 행해져, 소정의 광학 특성의 렌즈면이 형성된다.
그 후, 연마된 안경 렌즈(5)는, 렌즈면에 흠집이 잘 나지 않게 하기 위한 표면 처리 등이 실시된 후에, 안경 프레임의 내주연의 형상에 맞춰 가장자리 문지르기를 실행하는 옥형 가공 등이 행해지고, 그것이 안경 프레임에 끼워 넣어져 안경이 완성된다.
이 연마 방법에 따르면, 탄성 연마체(3)의 피연마면(5a)에 대향하는 곡면(31)에 부착된 연마 패드(4)가, 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체의 호 AB의 길이의 1.01~1.60배의 직경으로 설정됨으로써, 탄성 연마체(3)의 에지부를 포함한 곡면(31)의 전면에 부착되어, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)의 노출이 없다. 이에 따라, 탄성 연마 공구(1)가, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 전면을 주사할 때에, 안경 렌즈(5)의 외형의 에지부가, 연마 패드(4)에 파고 들어가 연마 패드(4)가 벗겨지거나, 혹은 연마되는 안경 렌즈(5)나 탄성 연마 공구(1)를 파손하는 일 없이 연마를 할 수 있다.
또한, 연마 패드(4)의 직경이 「(탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이+탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×4.00)≥연마 패드(4)의 직경≥(탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이+탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.05)」로 표시되는 값으로 설정됨으로써, 탄성 연마 공구(1)가 소정의 압력으로, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 접촉되어 연마할 때에, 탄성 연마체(3)가 찌그러져 연마체 기재(2)의 에지부가 피연마 면(5a)에 접촉하여, 피연마면(5a)에 불필요한 흠집을 내는 일 없이, 효율적으로 연마를 할 수 있다. 또, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이는, 탄성 연마 공구의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체의 호의 길이, 즉, 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축 O를 포함하는 단면에 나타나는 호의 길이이다.
또한, 원형으로 성형된 세미피니쉬드 렌즈(50)(도 5 참조)를 이용하여, 피감삭면이 형상 생성된 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상)이, 원형(도시하지 않음)인 경우에도, 대략 타원 형상의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이후의 설명에 있어서, 형상 생성된 안경 렌즈의 외형 형상이 원형인 경우에도, 안경 렌즈 및 피연마면을, 안경 렌즈(5), 피연마면(5a)으로 나타낸다.
또한, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2가, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터 안경 렌즈(5)의 외형 형상의 최단 직경 f 이상으로 이동하지 않기 때문에, 연마되는 안경 렌즈(5)의 외주 에지부가, 탄성 연마체(3)의 표면에 부착된 연마 패드(4)에 파고 들어감으로써, 연마 패드(4)가 벗겨지거나, 혹은 연마 패드(4)가 벗겨지는 것에 의해, 연마되는 안경 렌즈(5), 탄성 연마체(3)의 파손되는 것 등을 방지할 수 있다.
또한, 탄성 연마체(3)(탄성 연마 공구(1))가, 안경 렌즈(5)의 직경에 비해 작고, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경보다 작은 곡율 반경을 가지며, 피연마면(5a)의 곡율 반경에 가장 가까운 것을 선택하여, 대략 전면이 피연마면(5a)에 접촉한 상태로 연마를 행함으로써, 미리 형성된 소정의 비구면 형상을 무너뜨리지 않고, 또한 연마 불균일이 잘 발생하지 않는 경면 연마를 수행할 수 있 다.
또한, 안경 렌즈(5)의 면 형상, 및 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 산출되어, 산출된 외형 형상에 근거해 피연마면(5a)이 형상 생성되고, 연마되는 것에 의해, 중심부의 두께가 얇은 안경 렌즈(5)를 얻을 수 있다. 또한, 산출되는 안경 렌즈(5)의 외형 형상은, 피연마면(5a)의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가, 0보다 크고, 2㎜ 범위 내의 값인 외형 형상인 것에 의해, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽과 형상 생성되는 피연마면(5a)으로 형성되는 외주 에지부에 챔퍼링을 실시할 수 있으며, 피연마면(5a)의 연마 후에 안경 렌즈(5)에 흠집이 잘 나지 않게 하기 위해서 등의 표면 처리를 실시할 때에, 안경 렌즈(5)의 외주 에지부에 처리액이 고이는 경우가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에 나타낸 연마 방법에 있어서, 본 실시형태는, 안경 렌즈(5) 및 탄성 연마 공구(1)를 회전시키면서, 안경 렌즈(5)가 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착된 연마 패드(4)의 면) 위를 요동하는 경우에 있어서 설명하였지만, 탄성 연마 공구(1)가 안경 렌즈(5)의, 피연마면(5a)을 요동하는 연마 장치(연마 방법)의 경우이어도 좋다.
또한, 본 실시형태는, 돔 형상의 곡면이 형성된 탄성 연마 공구(1)를 이용하여, 피연마면으로서 안경 렌즈(5)의 오목면을 연마하는 경우로 설명하였지만, 크레이터(crater) 형상(오목 구멍 형상)의 곡면이 형성된 탄성 연마 공구(1)를 이용하여, 피연마면으로서 볼록면을 갖는 피연마물을 연마하는 경우에도, 마찬가지로 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 플라스틱 안경 렌즈를 이용한 경우로 설명하였지만, 피연마물이 평활화 내지 경면 연마를 필요로 하는 광학 소자이면 제한되지 않는다. 예컨대, 플라스틱 안경 렌즈 외에, 각종 광학 렌즈, 플라스틱 렌즈를 주형 중합하기 위한 유리형, 안경 렌즈를 포함하는 유리로 이루어지는 광학 렌즈, 광학 렌즈를 성형하기 위한 금형 등의 광학 부품에 적용할 수 있다.
이하, 본 실시형태에 기초한 실시예 및 비교예를 설명한다.
또, 실시예 및 비교예는, 연마 패드에 관한 실시예 1~9 및 비교예 1~4와, 탄성 연마체 및 연마 방법에 관한 실시예 21~23 및 비교예 21, 22의, 2항목으로 나누어 설명한다.
1. 연마 패드에 관한 실시예 및 비교예
실시예 1
피연마물로서, 외형 형상이 원형이고 직경이 75㎜, 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경이 120㎜인 안경 렌즈(5)의 연마를 행하였다.
탄성 연마 공구(1)로서, 직경 D가 40㎜, 곡면(31)의 곡율 반경 R이 100㎜, 원통형의 길이 C가 6.00㎜인 탄성 연마체(3)를 선택하였다. 이 탄성 연마체(3)의 원통형의 중심축 O를 포함하는 단면에 나타나는 호 AB의 길이(즉, 탄성 연마 공구(1)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 호 AB의 길이)는 40.27㎜이다. 연마 패드(4)로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 1.73㎜ 큰, 직경 42.0㎜의 원형의 연마 패드(4)를 준비하였다. 준비한 연마 패드(4)의 중심과 탄성 연마체(3)의 원 통형의 중심축을 대략 일치시키고, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 대향하는 탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착하였다.
즉, 실시예 1에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.04배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.28의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
그리고, 탄성 연마 공구(1)에 가하는 압력을 0.1㎫, 회전수를 1400rpm으로 설정하였다. 한편, 연마되는 안경 렌즈(5)의 회전수를 500rpm으로 회전하고, 10초 동안 1 왕복의 비율로 요동시켜, 2분간의 연마를 하였다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를 시료 1로 하였다.
실시예 2
연마 패드 이외에는, 실시예 1과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 1과 동일한 연마 조건으로 연마를 하였다.
연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.73㎜ 큰 직경 41.0㎜와, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 3.73㎜ 큰 직경 44.0㎜와, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 7.73㎜ 큰 직경 48.0㎜와, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 11.73㎜ 큰 직경 52.0㎜의 4종류의 원형의 연마 패드(4)를 이용하였다.
즉, 실시예 2에 이용한 연마 패드(4)는, 각각 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.02배, 1.09배, 1.19배, 및 1.29배의 직경을 갖는다. 또한, 각각의 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C의 0.12배, 0.62배, 1.29배, 및 1.95배의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 연마에 이용한 연마 패드(4)의 직경이 작은 순서로 시료 2, 3, 4, 5로 하였다.
실시예 3
연마 패드 이외에는, 실시예 1과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 1과 동일한 연마 조건으로 연마를 하였다.
연마 패드(4)로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 3.73㎜ 큰 직경 44.0㎜의 원형의 연마 패드(4a)를 준비하였다. 그리고, 준비한 연마 패드(4a)를, 도 7의 탄성 연마 공구의 평면도에 도시하는 바와 같이 탄성 연마체(3)의 중심축 O1과 연마 패드(4a)의 중심 O2를 편심(偏心)시키고, 또한 탄성 연마체(3)의 곡면(31)의 전면(全面)을 피복하도록 부착하여, 탄성 연마 공구(1a)를 구성하였다.
즉, 실시예 3에 이용한 연마 패드(4a)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.09배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.62의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다. 또, 이후의 설명에 있어서, 연마 패드(4a)의 경우라 하더라도, 연마 패드(4)로 나타내는 경우가 있다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 6으로 하였다.
실시예 4
연마 패드 이외에는, 실시예 1과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 1과 동일한 연마 조건으로 연마를 하였다.
연마 패드(4)로서, 도 8의 탄성 연마 공구(1b)의 평면도에 도시하는 바와 같이 원형의 연마 패드에 방사상(放射狀)으로 다수(본 실시예의 경우에는, 5개)의 절결부(41)를 구비한 꽃잎 형태의 연마 패드(4b)를 준비하였다. 연마 패드(4b)의 외경은, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 3.73㎜ 큰 직경 44.0㎜이다.
그리고, 준비한 연마 패드(4b)의 중심을, 탄성 연마체(3)의 중심축 O와 대략 일치시키고, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)의 표면을 피복하도록 부착하여, 탄성 연마 공구(1b)를 구성하였다. 이 꽃잎 형태의 연마 패드(4b)의 방사상의 절결부(41)는, 연마시에, 슬러리(9)의 공급, 및 연마 찌꺼기를 배출하는 통로로서 기능한다.
즉, 실시예 4에 이용한 연마 패드(4b)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.09배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.62의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다. 또, 이후의 설명에 있어서, 연마 패드(4b)의 경우라 하더라도, 연마 패드(4)로 나타내는 경우가 있다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 7로 하였다.
실시예 5
연마 패드 이외에는, 실시예 1과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 1과 동일한 연마 조건으로 연마를 하였다.
연마 패드(4)로서, 도 9의 탄성 연마 공구(1c)의 평면도에 도시하는 바와 같이 다수의 다각형(본 실시예의 경우에는 정육각형)의 패드(42)의 서로의 변(邊)을 근접시키고, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)의 표면을 피복하도록 부착하여, 연마 패드(4c)를 형성하였다. 탄성 연마체(3)와 연마 패드(4c)로 탄성 연마 공구(1c)가 구성된다. 또, 패드(42)의 다수의 극간은, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)이 노출되어 있으며, 슬러리(9)의 공급, 및 연마 찌꺼기를 배출하는 통수(通水) 홈(43)으로서 기능한다.
연마 패드(4c)의 외경은, 다수의 패드(42)의 중, 가장 외주부에 위치하는 패드(42)의 탄성 연마체(3)의 중심축으로부터 가장 떨어진 외형 형상의 위치를 외경으로 하면, 직경 48.0㎜에 상당하고, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 7.73㎜ 큰 직경이다. 즉, 실시예 5에 이용한 연마 패드(4c)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.19배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×1.29의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다. 또, 이후의 설명에 있어서, 연마 패드(4c)의 경우라 하더라도, 연마 패드(4)로 나타내는 경우가 있다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 8로 하였다.
실시예 6
피연마물로서, 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 대략 타원형이고, 피연마면(5a) 의 평균 곡율 반경이 120㎜, 주연부가 예리한 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다. 연마 후의 안경 렌즈(5)의 렌즈 중심 O1에서 렌즈 외주부까지의 길이는, 최대 40㎜(즉, 최외경 d가 80㎜), 최소 35㎜(즉, 최단 직경 f가 70㎜)였다.
탄성 연마체(3)로서, 직경 D가 40㎜, 곡율 반경 R이 100㎜, 호 AB의 길이가 40.27㎜, 원통형의 길이 C가 6.00㎜로 이루어지는 실시예 1과 동일한 탄성 연마체를 준비하였다. 연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 24.00㎜ 큰, 직경 64.27㎜의 원형의 연마 패드(4)를 준비하였다. 그리고, 준비한 탄성 연마체(3)의 중심축과, 연마 패드(4)의 중심을 대략 일치시키고, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착하여, 탄성 연마 공구(1)를 구성하였다.
탄성 연마 공구(1)(연마축)에 가하는 압력을 0.08㎫, 회전수를 1400rpm으로 설정하였다. 한편, 안경 렌즈(5)(척)의 회전수는 500rpm으로 설정하고, 10초 동안 1 왕복의 비율로 요동시켜, 2분간의 연마를 하였다.
즉, 실시예 6에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.60배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×4.00의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 9로 하였다.
실시예 7
연마 패드 이외에는, 실시예 6과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 6과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.30㎜ 큰 직경 40.57㎜의 연마 패드(4)를 이용하였다. 즉, 실시예 7에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.05의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 10으로 하였다.
실시예 8
연마 패드 및 탄성 연마체 이외에는, 실시예 6과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
탄성 연마체로서, 직경 D가 40㎜, 곡율 반경 R이 100㎜, 호 AB의 길이가 40.27㎜, 원통형의 길이 C가 10.00㎜로 이루어지는 탄성 연마체(3)를 준비하였다. 연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 20.00㎜ 큰, 직경 60.27㎜의 연마 패드(4)를 준비하였다. 즉, 실시예 8에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.50배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×2.00의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 11로 하였다.
실시예 9
안경 렌즈 및 연마 패드 이외에는, 실시예 6과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
피연마물로서, 외형 형상이 원형이고, 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경이 120㎜인 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다. 안경 렌즈(5)의 중심에서 외주부까지의 길이는, 40㎜(즉, 외경이 80㎜)였다.
탄성 연마체로서, 직경 D가 40㎜, 곡율 반경 R이 100㎜, 원통형의 길이 C가 6.00㎜로 이루어지는 실시예 6과 동일한 탄성 연마체(3)를 준비하였다. 연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.30㎜ 큰, 직경 40.57㎜의 원형의 연마 패드(4)를 준비하였다. 준비한 탄성 연마체(3)의 중심과 연마 패드(4)의 중심축을 대략 일치시키고, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착하였다. 즉, 실시예 9에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.05의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 12로 하였다.
비교예 1
연마 패드 이외에는, 실시예 1과 동일한 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 1과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.27㎜ 작은 40.0㎜의 원형의 연마 패드(4)를 준비하였다. 준비한 탄성 연마체(3)의 중심축과, 연마 패드(4)의 중심을 대략 일치시키고, 탄성 연마체(3)의 곡면(31)에 부착하여, 탄성 연마 공구(1)를 구성하였다. 즉, 비교예 1에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 0.99배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이로부터, 탄성 연마체(3)의 원통형의 길이 C×0.04의 길이를 감산한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 13으로 하였다.
비교예 2
연마 패드 이외에는, 실시예 6과 동일한 탄성 연마체를 이용하여, 실시예 6과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.24㎜ 큰, 직경 40.51㎜의 원형의 연마 패드(4)를 이용하였다. 즉, 비교예 2에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C×0.04의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 14로 하였다.
비교예 3
연마 패드 이외에는, 실시예 8과 동일한 탄성 연마체를 이용하고, 실시예 8과 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
탄성 연마체로서, 직경 D가 40㎜, 곡율 반경 R이 100㎜, 호 AB의 길이가 40.27㎜, 원통형의 길이 C가 10.00㎜로 이루어지는 탄성 연마체(3)를 이용하였다. 연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.40㎜ 큰, 직경 40.67㎜의 원형의 연마 패드(4)를 이용하였다. 즉, 비교예 3에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.00배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C×0.04의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 15로 하였다.
비교예 4
연마 패드 이외에는, 실시예 9와 동일한 안경 렌즈(5), 탄성 연마체(3)를 이용하고, 실시예 9와 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
피연마물로서, 외형 형상이 원형이고, 피연마면(5a)의 평균 곡율 반경이 120㎜로 이루어지는 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다. 안경 렌즈(5)의 중심에서 외주부까지의 길이는, 40㎜(즉, 외경이 80㎜)였다. 연마 패드로서, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다 0.24㎜ 큰 직경 40.51㎜의 원형의 연마 패드(4)를 이용하였다. 즉, 비교예 4에 이용한 연마 패드(4)는, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.00배의 직경을 갖는다. 또한, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C×0.04의 길이를 더한 값의 직경을 갖는다.
피연마면(5a)이 연마된 안경 렌즈(5)를, 시료 16으로 하였다.
이상의 실시예 1~9(시료 1~12), 및 비교예 1~4(시료 13~16)로부터 얻어진 안 경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 외관 품질(흠집의 유무)을, 눈으로 보아 확인하였다. 그 결과를, 연마에 이용한 연마 패드(4) 및 탄성 연마체(3)의 개략 형상 사양과 함께, 표 1에 나타낸다. 또, 외관 품질의 양부(良否)는 ○와 ×로 판정하였다.
Figure 112005064114252-PAT00001
표 1로부터, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상), 및 연마 패드(4)의 형상에 관계없이, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이보다도, 0.73~24.00㎜ 큰 범위, 즉 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배~1.60배의 범위에 있어서, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 전면에, 연마 잔재, 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면 연마가 이루어져, 안경 렌즈(5)로서의 소망하는 외관 품질을 얻을 수 있다(실시예 1~9).
또한, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C의 0.05~4.00배의 길이를 더한 값인 것에 의해, 연마 잔재, 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면 연마가 이루어져, 소정의 외관 품질의 안경 렌즈(5)를 얻을 수 있다(실시예 1~9).
한편, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에 대하여 작은 경우에는, 연마 잔재는 없지만, 안경 렌즈(5)로서 허용할 수 없는 원호 형상의 연마 흠집이 다수 발생하여, 소망하는 외관 품질을 얻을 수 없다(비교예 1).
또한, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.01배 이상인데도 불구하고, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C의 0.04배의 길이를 더한 값인 경우에는, 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 대략 타원형이고, 예리한 주연부의 에지가 탄성 연마체(3)에 파고 들어가, 안경 렌즈(5) 및 탄성 연마체(3)를 파손하여, 목적으로 하는 외관 품질을 얻을 수 없다(비교예 2).
또한, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상)에 관계없이, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C의 0.04배의 길이를 더한 값을 갖고, 또한 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.00배의 값인 연마 패드(4)를 이용한 경우에는, 피연마면(5a)에 안경 렌즈(5)로서 허용할 수 없는 원호 형상의 연마 흠집의 발생이 확인된다(비교예 2, 4).
따라서, 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽(외형 형상), 및 연마 패드(4)의 형상에 관계없이, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이에, 원통형의 길이 C의 0.05~4.00배의 길이를 더한 값인 것에 의해, 안경 렌즈(5)나 탄성 연마체(3)를 파손하는 일 없이, 불필요한 흠집의 발생을 방지한 탄성 연마 공구(1), 및 렌즈의 연마 방법을 얻을 수 있다. 또한, 연마 패드(4)의 직경이, 탄성 연마체(3)의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 탄성 연마체의 호 AB의 길이의 1.01~1.60배의 범위인 것에 의해 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
2. 탄성 연마체 및 연마 방법에 관한 실시예 및 비교예
이하에 설명하는 실시예 및 비교예는, 탄성 연마체 및 탄성 연마체의 이동 범위(연마 방법)에 관한 실시예 및 비교예이다. 또, 각 실시예 및 비교예에 있어서의 각 탄성 연마체로서 원통형의 길이 C가 6.00㎜인 탄성 연마체(3)를 이용하고, 연마 패드로서 각 탄성 연마체(3)의 호 AB의 길이의 1.29배의 직경을 갖는 원형의 연마 패드(4)를 이용하였다.
실시예 21
피연마물로서, 형상 생성되어, 외주부의 윤곽(외형 형상)이 대략 타원형이고, 가장자리가 예리한 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다. 연마 전에 측정한 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 길이는, 최대 40㎜(즉, 최외경 d가 80㎜), 최소 25㎜(즉, 최단 직경 f가 50㎜)였다.
탄성 연마 공구(1)로서, 탄성 연마체(3)의 직경 D가, 안경 렌즈(5)의 최외경 d:80㎜보다도 작고, 또한 안경 렌즈(5)의 최외경 d:80㎜에서 안경 렌즈(5)의 최단 직경 f:50㎜을 감산한 값:30㎜보다도 큰, 40㎜의 탄성 연마체(3)를 이용하였다.
안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마체(3)(탄성 연마 공구(1))의 회전 중심 O2와, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터의 이동 거리 e를, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이인 25㎜(즉, 안경 렌즈에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위를 50㎜)로 설정하였다. 그리고, 탄성 연마 공구(1)가 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 압접하는 압력을 0.1㎫, 탄성 연마 공구(1)의 회전수를 1400rpm으로 설정하였다. 한편, 안경 렌즈(5)의 회전수를 500rpm, 이동 속도를 10초 동안 1 왕복의 비율로 탄성 연마 공구(1) 위를 이동시켜, 2분간의 연마를 하였다.
연마된 안경 렌즈(5)는, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)가 벗겨지는 일 없이, 피연마면(5a)의 전면이 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면이 얻어져, 안경 렌즈(5)로서의 소망하는 외관 품질을 얻을 수 있었다.
실시예 22
피연마물로서, 외경이 70㎜인 원형의 세미피니쉬드 렌즈(50)를 준비하여, 형상 생성(절삭 가공) 및 연마를 하였다. 우선, 연마 전에, 연마될 안경 렌즈(5)의 비구면 형상을 계산하는 단계에서, 형상 생성 후의 렌즈의 외형 형상을 산출하였다. 산출된 외형 형상은, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 길이는, 최대 30㎜(즉, 최외경 d가 60㎜), 최소 15㎜(즉, 최단 직경 f가 30㎜)인 대략 타원형으로, 가장자리가 예리한 외형 형상이었다. 탄성 연마 공구(1)로서 탄성 연마체(3)의 직경 D가, 안경 렌즈(5)의 최외경 d:60㎜보다도 작고, 또한 안경 렌즈(5)의 최외경 d:60㎜에서 안경 렌즈(5)의 최단 직경 f:30㎜를 감산한 값:30㎜보다도 큰, 40㎜의 탄성 연마체(3)를 이용하였다.
형상 생성된 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3))의 회전 중심 O2와, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터의 이동 거리 e를, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이인 15㎜(즉, 안경 렌즈에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위를 30㎜)로 설정하였다. 그리고, 탄성 연마 공구(1)가 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 압접하는 압력을 0.1㎫, 탄성 연마 공구(1)의 회전수를 1400rpm으로 설정하였다. 한편, 안경 렌즈(5)의 회전수를 500rpm, 이동 속도를 10초 동안 1 왕복의 비율로 탄성 연마 공구(1) 위를 이동시켜, 2분간의 연마를 하였다.
연마된 안경 렌즈(5)는, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)가 벗겨지는 일 없이, 피연마면(5a)의 전면이 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면이 얻어져, 안경 렌즈(5)로서의 소망하는 외관 품질을 얻을 수 있었다.
실시예 23
피연마물로서, 외경이 70㎜인 원형의 세미피니쉬드 렌즈(50)를 준비하여, 형상 생성(절삭 가공) 및 연마를 하였다. 우선, 연마 전에, 연마될 안경 렌즈(5)의 면 형상을 산출하는 단계에서 면 형상을 산출하고, 그리고, 형상 생성되는 안경 렌즈(5)의 외주부의 윤곽의 두께 t를 2.0㎜로 설정하여 외형 형상을 산출하였다. 산출된 외형 형상은, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 길이는, 최대 30㎜(즉, 최외경 d가 60㎜), 최소 14㎜(즉, 최단 직경 f가 28㎜)인 대략 타원 형상이었다.
산출된 안경 렌즈(5)의 면 형상 및 외형 형상에 근거하여, 절삭 가공(형상 생성)을 하였다. 또, 절삭 가공시에, 안경 렌즈(5)의 외주 에지부에 R 챔퍼링을 실시하여, 곡율 반경 1.0㎜의 챔퍼링면 r을 형성하였다.
탄성 연마 공구(1)로서 탄성 연마체(3)의 직경 D가, 안경 렌즈(5)의 최외경 d:60㎜보다도 작고, 또한 안경 렌즈(5)의 최외경 d:60㎜에서 안경 렌즈(5)의 최단 직경 f:28㎜을 감산한 값:32㎜보다도 큰, 40㎜의 탄성 연마체(3)를 이용하였다.
안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)(탄성 연마체(3))의 회전 중심 O2와 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터의 이동 거리 e를, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이인 14㎜(즉, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심의 이동 범위를 28㎜)로 설정하였다. 그리고, 탄성 연마 공구(1)가 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)에 압접하는 압력을 0.1㎫, 탄성 연마 공구(1)의 회전수를 1400rpm으로 설정하였다. 한편, 안경 렌즈(5)의 회전수를 500rpm, 이동 속도를 10초 동안 1 왕복의 비율로 탄성 연마 공구(1) 위를 이동시켜, 2분간의 연마를 하였다.
연마된 안경 렌즈(5)는, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)가 벗겨지는 일 없이, 피연마면(5a)의 전면이 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면이 얻어져, 안경 렌즈(5)로서의 소망하는 외관 품질을 얻을 수 있었다.
비교예 21
피연마물로서, 실시예 21에서 이용한 것과 동일한, 외주부의 윤곽(외형 형상)이 대략 타원형이고, 가장자리가 예리한 안경 렌즈(5)를 준비하였다. 그리고, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 이동 거리 e를, 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이인 25㎜보다도 큰 40㎜(즉, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심의 이동 범위가, 안경 렌즈(5)의 최외경 d와 동일한 80㎜)로 설정한 것 외에는, 실시예 21과 모두 동일한 조건으로 안경 렌즈(5)의 연마를 하였다.
그러나, 연마를 시작한 직후, 외형 형상이 대략 타원형이고 가장자리가 예리한 안경 렌즈(5)의 에지가, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)에 파고 들어가, 안경 렌즈(5) 및 탄성 연마 공구(1)를 파손시켜 버려, 안경 렌즈(5)는 불량으로 되었다.
비교예 22
실시예 22와 동일한 외경이 70㎜인 원형의 세미피니쉬드 렌즈(50), 및 탄성 연마체(3)를 이용하여, 형상 생성(절삭 가공) 및 연마를 하였다.
안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심 O1의 이동 거리 e를, 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이인 15㎜보다 큰 30㎜(즉, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심의 이동 범위가, 안경 렌즈(5)의 최외경 d와 동일한 60㎜)로 한 것 외에는, 실시예 22와 모두 동일한 연마 조건으로 안경 렌즈(5)의 형상 생성(절삭 가공) 및 연마를 하였다.
그러나, 연마를 시작한 직후, 외형 형상이 대략 타원형이고 가장자리가 예리한 안경 렌즈(5)의 에지부가, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)에 파고 들어가, 안경 렌즈(5) 및 탄성 연마 공구(1)를 파손시켜 버려, 안경 렌즈(5)는 불량으로 되었다.
이상의 실시예, 및 비교예의 결과로부터, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 외경(탄성 연마체(3)의 직경)이, 「탄성 연마 공구(1)의 외경≥(안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 최외경 d-안경 렌즈(5)의 대략 타원형의 최단 직경 f)」로 표시되는 값인 것에 의해, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)가 벗겨지는 일 없이, 안경 렌즈(5)의 피연마면(5a)의 전면이 연마 잔재나 연마 흠집 등의 발생이 없는 경면을 얻을 수 있다(실시예 21~23). 또한, 탄성 연마체(3)의 회전 중심 O2의 이동 거리 e가, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1로부터 외형 형상(외주부의 윤곽)의 가장 가까운 위치까지의 길이 이내(즉, 이동 범위가 최단 직경 f 이내)의 값으로 설정되어 연마가 행해지는 것에 의해, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다(실시예 21~23).
한편, 실시예 21, 22와 동일한 탄성 연마체(3)를 이용했음에도 불구하고, 안경 렌즈(5)에 대하여 상대 이동하는 탄성 연마 공구(1)의 회전 중심 O2의 이동 거리 e가, 안경 렌즈(5)의 회전 중심 O1에서부터 렌즈 외주부까지의 최소 길이보다 크게 설정된 경우에는, 안경 렌즈(5)의 외형 형상이 대략 타원형이고 가장자리가 예리한 렌즈의 에지가, 탄성 연마체(3)에 부착된 연마 패드(4)에 파고 들어가, 안경 렌즈(5) 및 탄성 연마 공구(1)를 파손시켜 버려, 소정의 안경 렌즈(5)를 얻을 수 없다(비교예 21, 22).
본 발명에 의하면, 렌즈 등의 광학 소자의 광학면을 연마할 때에, 연마 패드가 벗겨지는 것을 방지하는 동시에, 피연마면에 불필요한 흠집을 내지 않고 연마할 수 있는 탄성 연마 공구 및 렌즈의 연마 방법을 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 렌즈의 피연마면에 접촉하여 회전시키면서 연마하는데 이용되는 탄성 연마 공구로서,
    상기 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖고 원통형으로 이루어지는 탄성 연마체와,
    상기 탄성 연마체의 상기 렌즈의 피연마면에 대향하는 면에 접합된 연마 패드
    를 구비하되,
    상기 연마 패드가 상기 탄성 연마 공구의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 상기 탄성 연마체의 호(弧)의 길이보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 직경은 상기 탄성 연마체의 호의 길이의 1.01∼1.60배인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 직경은
    (상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥상기 연마 패드의 직경≥(상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05)
    로 표시되는 값인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 재질은 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 재질은 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 재질은 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 재질은 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성 연마체의 재질은 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 재질은 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 재질은 부직포 또는 다공질 소재로 형성되는 시트인 것을 특징으로 하는 탄성 연마 공구.
  11. 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하고, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 연마 방법으로서,
    상기 탄성 연마 공구는
    상기 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖는 탄성 연마체와,
    상기 탄성 연마체의 회전축을 포함하는 단면에 나타나는 호의 길이의 1.01∼1.60배의 직경으로 이루어지고 상기 탄성 연마체의 상기 피연마면에 대향하는 면에 부착된 연마 패드
    를 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  12. 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하고, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 연마 방법으로서,
    상기 탄성 연마 공구는
    상기 피연마면을 따라 형상을 변경할 수 있는 탄성을 갖고 원통 형상인 탄성 연마체와,
    상기 탄성 연마체의 피연마면에 대향하는 면에 부착된, (상기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×4.00)≥상기 연마 패드의 직경≥(상 기 탄성 연마체의 호의 길이+상기 탄성 연마체의 원통형의 길이×0.05)로 표시되는 값의 직경의 연마 패드
    를 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  13. 외주부의 윤곽이 대략 타원 형상을 갖는 렌즈의 피연마면에, 상기 렌즈의 최외경에 대하여 작은 외경으로 이루어지는 탄성 연마 공구를 접촉하고, 상기 렌즈 및 상기 탄성 연마 공구를 회전시키면서, 상기 탄성 연마 공구 및/또는 상기 렌즈를 요동하여 연마하는 연마 방법으로서,
    상기 렌즈에 대하여 상대 이동하는 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동범위가 상기 대략 타원 형상의 최단 직경 내인 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄성 연마 공구의 외경은
    상기 탄성 연마 공구의 외경≥(상기 렌즈의 최외경-상기 렌즈의 최단 직경)
    으로 표시되는 값인 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈에 대하여 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위, 즉 상대 이동하는 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심이 상기 렌즈와 접촉하여 그리는 원형 영역은
    상기 렌즈의 회전 중심으로부터 외주부의 윤곽의 최단 위치까지의 범위 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈의 면 형상 및 상기 렌즈의 외형 형상이 산출되는 공정과,
    상기 산출된 면 형상 및 외형 형상에 근거하여 피연마면의 형상을 생성하는 공정과,
    형상이 생성된 상기 피연마면을 연마하는 공정을 더 구비한
    것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 렌즈에 대하여 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심의 이동 범위, 즉 상대 이동하는 상기 탄성 연마 공구의 회전 중심이 상기 렌즈와 접촉하여 그리는 원형 영역은
    상기 렌즈의 회전 중심으로부터 외주부의 윤곽의 최단 위치까지의 범위 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 렌즈의 면 형상 및 상기 렌즈의 외형 형상이 산출되는 공정과,
    상기 산출된 면 형상 및 외형 형상에 근거하여 피연마면의 형상을 생성하는 공정과,
    형상이 생성된 상기 피연마면을 연마하는 공정을 더 구비한
    것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 렌즈의 면 형상 및 상기 렌즈의 외형 형상이 산출되는 공정과,
    상기 산출된 면 형상 및 외형 형상에 근거하여 피연마면의 형상을 생성하는 공정과,
    형상이 생성된 상기 피연마면을 연마하는 공정을 더 구비한
    것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
  20. 제 16, 18 및 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피연마면의 형상 생성 후의 외주부의 윤곽이 가장 얇아지는 개소의 두께가 0보다 크고, 2㎜ 범위 내의 값의 외형 형상인 것을 특징으로 하는 렌즈의 연마 방법.
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