KR20140067362A

KR20140067362A - 밀링 커터를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140067362A
Application number: KR1020120134501A
Authority: KR
Inventors: 하승석; 심순용; 김성진
Original assignee: 주식회사 휴비츠
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-05
Also published as: KR101405838B1; EP2735401A2

Abstract

나선형으로 구동되는 밀링 커터를 이용하여, 원형 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 잘라내어 제거하는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법이 개시된다. 상기 안경 렌즈 가공 방법은, 밀링 커터를 렌즈 표면에 접촉시키는 단계; 및 상기 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분을 나선형으로 둘러싸는 하나의 나선형 가공 궤적을 따라 상기 밀링 커터를 이동시키면서, 상기 렌즈에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈를 절단함으로써, 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 분리하여 제거하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭은 이전 회의 회전 단계에서 형성된 홈의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 깊이는, 매회의 회전 단계마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 상기 렌즈가 절단된다.

Description

밀링 커터를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법{Apparatus and method for processing eyeglass lens by milling cutter}

본 발명은 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 나선형으로 구동되는 밀링 커터를 이용하여, 원형 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 잘라내어 제거하는 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.

안경 렌즈를 제조하기 위해서는, 상업적으로 시판되는 원형 렌즈(통상, 블랭크(blank) 렌즈라 한다)를 목적하는 안경 렌즈의 형상, 예를 들면, 안경테의 형상으로 가공하여야 한다. 도 1은 종래의 다이아몬드 휠(diamond wheel)을 이용하여 원형 렌즈를 가공하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 가공기(lens edger)에는 모터(22)에 의하여 회전하는 다이아몬드 휠(20)이 장착되어 있고, 클램프(24)에 고정된 원형 렌즈(10)가 상기 다이아몬드 휠(20)과 마주보도록 위치한다. 상기 클램프(24)는 렌즈(10)를 회전시키거나(R 방향) 이동시키는(Y 방향) 회전 및 이동축의 역할을 한다. 렌즈 가공기는, 상기 다이아몬드 휠(20) 방향으로(도 1의 Y 방향), 클램프(24)를 이동시켜, 회전하는 다이아몬드 휠(20)에 렌즈(10)가 맞닿도록 함으로써, 다이아몬드 휠(20)에 맞닿은 렌즈(10) 부위가 연마(연삭)되도록 한다. 상기 연마 과정을, 렌즈(10)를 회전시키면서(R 방향), 렌즈(10) 전체 둘레에 대하여 실시하면, 원하는 형태로 렌즈(10)을 가공할 수 있다. 상기 렌즈 가공에 있어서, 클램프(24)와 렌즈(10)를 견고히 결합시키기 위하여, 렌즈(10)의 한면 또는 양면에 렌즈 고정용 테이프(26) 및 렌즈 고정용 블록(28)을 부착하고, 상기 렌즈 고정용 블록(28)에 클램프(24)를 결합시킬 수 있다.

상기 다이아몬드 휠(20)을 이용한 렌즈 가공 방법에 있어서는, 렌즈(10)의 두께에 비례하게 렌즈(10)에 가해지는 접촉 마찰력이 증가하며, 또한 렌즈(10)의 경도에 비례하여 마찰 부하도 증가한다. 따라서, 발수 코팅 렌즈와 같이, 표면이 미끄러운 렌즈(10)의 경우, 클램프(24)로 고정된 렌즈(10)에, 렌즈(10)의 회전 방향(휠 가공을 위한 회전 방향)과 다른 방향으로 마찰력이 가해져, 렌즈(10)의 위치가 변동되는 경우가 발생한다. 또한, 렌즈(10)를 잡고 있는 축, 즉, 클램프(24)의 회전 운동시, 렌즈(10)의 재질과 두께에 따라, 축(24)을 회전시키는 모터의 부하량이 변하며, 상기 부하량이 일정 수준을 넘어서면, 렌즈(10)를 회전시키는 회전 변위에 오차가 발생하기도 한다.

상기 다이아몬드 휠(20)에 의한 마찰력을 감소시키기 위하여, 접촉 면적이 작은 회전식 절삭공구인 밀링 커터(milling cutter)를 이용하여, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 잘라내는 밀링 가공법이 개발되었다(미국특허 8,087,150호 및 8,128,463호 참조). 도 2는 종래의 밀링 가공법에 따라 원형 렌즈를 가공하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 2에서, 도면 상부는 렌즈 측면을 부분적으로 도시한 것이며, 도면 하부는 렌즈 정면(표면)을 도시한 것이다. 도 2에 도시된 밀링 가공법에 있어서는, 회전하는 밀링 커터(30)를 이용하여, 렌즈(10)의 두께 방향으로, 렌즈 표면에 제1 깊이(예를 들면, 0.25 mm의 얕은 깊이)의 얕은 홈(10a)을 형성하면서, 렌즈(10) 또는 밀링 커터(30)를 임의의 가공 궤적(12, 14)을 따라 이동시켜, 연속적으로 제1 깊이의 홈(10a)를 형성한다(도 2의 A). 이와 같이, 제1 깊이의 홈(10a)이 형성된 후, 밀링 커터(30)는 렌즈(10) 두께 방향으로 조금 더 이동하고, 동일한 가공 궤적(12, 14)을 따라, 렌즈(10)에 형성된 제1 깊이의 홈(10a)에 다시 얕은 깊이(제2 깊이)의 홈(10b)을 더욱 형성하고, 동시에, 상기 렌즈(10) 또는 밀링 커터(30)가 가공 궤적(12, 14)을 따라 다시 이동함으로써, 가공 궤적(12, 14)을 따라, 제2 깊이의 홈(10b)이 형성된다(도 2의 B). 이와 같은 홈 형성 과정을 반복하여, 단계적으로 홈(10c, 10d)의 깊이를 증가시킴으로써(도 2의 C, D), 최종적으로, 가공 궤적(12, 14)를 따라 절개부(10e)를 형성하여, 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)으로부터 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)을 잘라내어 분리한다(도 2의 E). 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)을 절단하기 위한 가공 궤적(12, 14)은, 목적하는 안경 렌즈의 형상(도 2에서 점선으로 표시)보다 약간 큰 원형 가공 궤적(12)일 수도 있고, 안경 렌즈의 형상으로부터 방사형으로 연장된 직선 가공 궤적(14)일 수도 있다. 상기 원형 가공 궤적(12)과 직선 가공 궤적(14)을 모두 이용하면, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분들(18)이 여러 조각으로 분리된 상태로 제거될 수 있다. 이와 같은 밀링 가공법을 사용하면, 동일한 하나의 가공 궤적(12, 14)을 따라, 얕은 깊이의 밀링 가공이 다수회 반복적으로 수행되고, 밀링 커터(30) 말단에 형성된 절단날에 의해 렌즈(10)가 연마되므로, 밀링 커터(30)와 렌즈(10)의 접촉 면적이 최소화된다. 따라서, 상술한 종래의 밀링 가공법에 의하면, 렌즈(10)에 가해지는 마찰력에 의한, 렌즈(10)의 위치 이탈 및 모터의 과부하에 의한 회전 오차(회전 방향의 거리 오차)를 감소시킬 수 있으며, 렌즈(10)의 가장자리를 한번에 잘라내는 경우와 비교하여, 마찰 부하 및 모터 부하를 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.

그러나, 도 2에 도시된 종래의 밀링 가공법에 있어서는, 동일한 가공 궤적(12, 14)을 따라, 얕은 깊이의 밀링 가공이 다수회 반복적으로 수행되므로, 각각의 밀링 가공 단계에서, 밀링 커터(30)에 의해 연마된 렌즈 찌꺼기가 렌즈(10)로부터 쉽게 배출되지 못하고, 밀링 커터(30)에 달라 붙거나, 렌즈(10)와 밀링 커터(30) 사이에 끼어, 커터(30)의 회전 부하로 작용하여, 커터(30)의 진동을 유발시킨다. 특히, 렌즈(10)를 절단하는 마지막 밀링 가공 단계(도 2의 E)에서는, 렌즈 찌꺼기의 누적량이 많고, 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)과 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)이 얇은 두께의 렌즈 부분으로 연결되어 있어, 커터(30)의 진동이 더욱 크게 유발된다. 일반적으로, 1날 구조의 밀링 커터(30)를 이용하여, 대상물에 홈 또는 구멍을 형성하면, 밀링 커터(30)에 의해 연마된 부위(찌꺼기)는 하나의 실 같은 형태로 밀링 커터(30) 후면으로 배출되지만, 안경 렌즈(10)의 가공에 있어서는, 한번에 깊이 방향으로 가공하는 량이 적으므로, 렌즈 찌꺼기는 분진 형태로 발생한다. 따라서, 도 2에 도시된 렌즈 가공에 있어서, 렌즈(10)가 A 상태에서 E 상태로 가공되면서, 다량의 렌즈 찌꺼기가 커터(30)에 달라붙거나, 렌즈(10)가 가공되는 공간에 쌓이게 된다. 즉, 커터(30)의 날을 타고 분진 형태로 렌즈(10) 외부로 배출되는 찌꺼기의 양보다, 렌즈(10) 내부에 잔류하거나, 커터(30)에 붙어 있는 찌꺼기의 량이 많아진다. 따라서, 종래의 밀링 가공법에 있어서는, 한번에 가공되는 렌즈(10)의 가공량이 적고, 렌즈(10) 가공 시 발생되는 마찰력을 최소화할 수 있지만, 렌즈(10) 가공 시 발생하는 찌꺼기에 의하여, 예상된 것 이상의 마찰력이 발생하므로, 밀링 커터(30) 및 그 기구부의 진동이 유발되는 단점이 있다. 특히, 상기 렌즈(10)가 경도 및 탄성이 높은 재질로 이루어진 경우에는, 상기 렌즈 찌꺼기는 더 많은 진동을 유발한다. 따라서, 상기 특허들에 개시된 밀링 방법에 있어서는, 밀링 커터(30) 및 이를 지지하는 기구물에 진동이 발생하여, 밀링 커터(30) 및 이를 지지하는 기구물의 내구성이 낮은 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 원형 렌즈의 불필요한 가장자리 부분을 효과적으로 분리하여 제거할 수 있는, 밀링 커터를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다양한 재질로 이루어진 렌즈의 가공에 있어서, 밀링 커터로 전달되는 기구적 부하 또는 진동을 최소화하여, 기구적으로 안정된 구조를 가질 뿐만 아니라, 렌즈 고정축(클램프)의 마찰 부하 및 모터 부하를 감소시킬 수 있는, 밀링 커터를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 렌즈 가공 시 발생하는 렌즈 찌꺼기의 배출이 용이한, 밀링 커터를 이용한 안경 렌즈 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 밀링 커터를 렌즈 표면에 접촉시키는 단계; 및 상기 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분을 나선형으로 둘러싸는 하나의 나선형 가공 궤적을 따라 상기 밀링 커터를 이동시키면서, 상기 렌즈에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈를 절단함으로써, 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 분리하여 제거하는 단계를 포함하며, 상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭은 이전 회의 회전 단계에서 형성된 홈의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 깊이는, 매회의 회전 단계마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 상기 렌즈가 절단되는 것인, 안경 렌즈 가공 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 렌즈가 고정 장착되는 한 쌍의 클램프; 및 상기 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분을 나선형으로 둘러싸는 하나의 나선형 가공 궤적을 따라 이동하면서, 상기 렌즈에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈를 절단하는 밀링 커터를 포함하며, 상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭은 이전 회의 회전 단계에서 형성된 홈의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 깊이는, 매회의 회전 단계마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 상기 렌즈가 절단되는 것인, 안경 렌즈 가공 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치 및 방법에 의하면, 기구적 부하 또는 진동을 최소화하면서, 원형 렌즈의 불필요한 가장자리 부분을 효과적으로 분리하여 제거할 수 있다.

도 1은 종래의 다이아몬드 휠을 이용하여 원형 렌즈를 가공하는 과정을 보여주는 도면.
도 2는 종래의 밀링 가공법에 따라 원형 렌즈를 가공하는 과정을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 밀링 커터의 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 따라 가공되는 렌즈의 정면도(A) 및 측면도(B).
도 6은, 본 발명의 다른 실시예 따른 안경 렌즈 가공 방법에 있어서, 매회의 회전 가공 단계에서 형성되는 홈의 깊이를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법을 수행하기 위하여 전처리 절개된 렌즈의 정면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 장치에 사용될 수 있는 밀링 커터부의 일 예를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 가공되는 렌즈의 측면도.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 가공되는 렌즈의 측면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 종래와 동일 또는 유사한 기능을 하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 장치의 구조를 보여주는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 장치는, 한 쌍의 클램프(24), 클램프 구동부(40) 및 밀링 커터부(50, milling cutter part)를 구비한다. 상기 한 쌍의 클램프(24)는, 렌즈(10) 가공을 위하여, 렌즈 가공기 내에, 렌즈(10)를 고정 장착하기 위한 통상의 수단이다. 바람직하게는, 도 3에 도시된 와 같이, 상기 한 쌍의 클램프(24)로서 서로 대향되도록 위치하는 한 쌍의 회전축(24)이 사용될 수 있다. 상기 한 쌍의 회전축(24)은 축 방향(X 방향)으로 이동하여, 한 쌍의 회전축(24) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 회전축(24)이 이격된 상태에서, 회전축(24) 사이에 렌즈(10)를 위치시키고, 회전축(24) 사이의 거리를 좁혀, 회전축(24) 사이에 렌즈(10)를 고정시킬 수 있다. 이때, 필요에 따라, 클램프(24)와 렌즈(10)를 견고히 결합시키기 위하여, 렌즈(10)의 한면 또는 양면에 렌즈 고정용 테이프(26) 및 렌즈 고정용 블록(28)을 부착하고, 상기 렌즈 고정용 블록(28)에 클램프(24)를 결합시킬 수 있다.

상기 클램프 구동부(40)도 클램프(24) 및 상기 클램프(24)에 장착된 렌즈(10)를 회전 및 이동시키기 위한 통상의 수단이다. 상기 클램프 구동부(40)는 상기 클램프(24)를 R 방향으로 회전시키기 위한 모터(도시되지 않음)를 구비하고, 렌즈 가공기 내에서, 각 방향(X, Y, Z 방향)으로 이동하여, 렌즈(10)의 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 클램프 구동부(40)는 렌즈(10)을 회전 운동시키거나(R 방향), 원하는 위치로 렌즈(10)를 직선(X, Y, Z 방향) 이동시킬 수 있다. 상기 한 쌍의 클램프(24) 및 클램프 구동부(40)의 구성 및 동작은, 예를 들면, 본 출원인의 특허등록 10-0645779호 등에 상세히 개시되어 있으며, 상기 특허에 개시된 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다. 본 발명에 있어서, 상기 렌즈(10)에 대한 밀링 커터부(50)의 이동 및 가공은, 고정된 밀링 커터부(50)에 대하여 (클램프 구동부(40)를 이용하여) 렌즈(10)를 이동시키거나, 고정된 렌즈(10)에 대하여, 밀링 커터부(50)를 이용시키는 상대 이동 및 가공에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 상기 밀링 커터부(50) 및 클램프 구동부(40)는 통상의 자동 제어 장치(도시되지 않음)에 의하여 제어될 수 있다.

상기 밀링 커터부(50)는 렌즈(10)를 절단하는 밀링 커터(54)와 상기 밀링 커터(54)를 회전 구동시키는 커터 구동부(52)를 포함한다. 상기 밀링 커터(54)는 말단 및 측면 모두에 절단날(cutting teeth)을 구비하는 엔드(end) 밀링 커터이다. 상기 밀링 커터(54)가 회전하면서, 밀링 커터(54)의 말단이 렌즈(10) 표면에 접촉하면, 드릴과 유사하게, 밀링 커터(34) 말단에 형성된 절단날에 의하여 렌즈(10) 표면에 홈이 형성된다(홈 형성 가공). 한편, 회전하는 밀링 커터(54)의 측면에 렌즈(10)의 측면이 접촉하면, 톱과 유사하게, 밀링 커터(34) 측면에 형성된 절단날의 회전에 의하여 렌즈(10)의 측면이 절단된다(절단 가공). 도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 밀링 커터(54)의 예를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 밀링 커터(54)에 있어서, 커터날의 형태와 개수는 다양하게 변형될 수 있으며, 1날 구조의 엔드밀(end mill)이거나(도 4의 A), 2날 구조의 엔드밀이거나(도 4의 B), 4날 구조의 엔드밀일 수 있다(도 4의 C).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 따라 가공되는 렌즈의 정면도(A) 및 측면도(B)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 안경 렌즈를 가공하기 위해서는, 상기 밀링 커터(34)를 렌즈(10) 표면에 접촉시키고, 상기 렌즈(10) 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)을 나선형으로 둘러싸는 2개 이상의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)으로 이루어진 나선형 가공 궤적(80, path)을 따라 상기 밀링 커터(34)를 이동시키면서, 상기 렌즈(10)에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈(10)를 절단함으로써, 상기 안경 렌즈 부분(16)의 형상을 따라, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)을 분리하여 제거한다. 상기 안경 렌즈 부분(16)을 따라 형성된 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80b, …, 80n)의 폭(width)은 이전 회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, …, 80n_-1)의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 밀링 커터(54)에 의하여, 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)에 형성되는 각각의 홈(82a, 82b, … 82n)의 깊이는, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n) 마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분(16)의 형상을 따라, 상기 렌즈(10)가 절단되어, 렌즈(10) 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)으로부터 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)이 분리되어 제거된다. 여기서, 상기 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 형상은, 최종 가공되는 렌즈 부분인 안경 렌즈 부분(16)을 포함하는 한, 임의로 설정될 수 있고, 반드시 안경 렌즈 부분(16)의 형상과 유사할 필요도 없으며, 가장자리 불필요한 부분(18)의 제거 및 배출이 용이하도록 적절히 설정될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 밀링 커터(54)가 이동하는 가공 궤적(80)은 나선형 궤적이므로, 가공 궤적(80)의 시작점(X1)과 끝점(Y2)이 만나지 않는 열린 궤적(open path)이며, 바람직하게는, 전체 경로에 있어서, 상기 가공 궤적(80)은 교차되거나 완전히 겹치는 부분이 없는 나선형 궤적으로 형성되어, 닫힌 궤적(closed path)를 전혀 포함하지 않거나, 마지막 회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80n) 만이 시작점(Y1)과 끝점(Y2)이 연결되는 닫힌 궤적을 형성할 수 있다. 상기 안경 렌즈 부분(16)을 따라 형성된 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80b, …, 80n)의 폭이 이전 회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, …, 80n-1)의 폭과 부분적으로 중복되기 위해서는, 밀링 커터(54)의 직경(d), 즉, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, …, 80n-1)의 폭(d)이, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, …, 80n-1)의 이동폭(t) 보다 커야 한다. 바람직하게는, 상기 이동폭(t)은 밀링 커터(54)의 직경(d)의 1 내지 99%, 바람직하게는 10 내지 95%, 더욱 바람직하게는 50 내지 90% 이다. 여기서, 상기 이동폭(t)이 밀링 커터(54)의 직경(d) 보다 크면, 홈(82a, 82b, … 82n)이 불연속적으로 형성되어, 나선형 궤적(80)을 사용하는 의의가 없으며, 상기 이동폭(t)이 너무 작으면, 밀링 커터(54)와 렌즈(10) 사이에 충분한 공간이 확보되지 않아, 밀링 커터(54) 등의 진동을 충분히 억제할 수 없다. 이와 같이, 상기 밀링 커터(54)의 직경(d)이, 매회의 가공 궤적(80b, …, 80n)의 이동폭(t) 보다 크고, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 깊이(82a, 82b, … 82n)가, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n) 마다 증가하면, 도 5의 B에 도시된 바와 같이, 렌즈(10) 측면에는 계단 모양의 단차를 가지며, 테이퍼된 형태로 연결된 하나의 홈이 형성된다(도 5의 B 참조).

상기 나선형 가공 궤적(80)을 형성하는 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 전체 개수는, 렌즈(10)의 두께, 재질, 가공 가능한 홈의 깊이(82a, 82b, … 82n) 등에 따라 달라질 수 있으나, 2개 이상, 바람직하게는 2 내지 40개, 더욱 바람직하게는 3 내지 10개, 더더욱 바람직하게는 3 내지 5개이다. 또한, 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 깊이(82a, 82b, … 82n)도, 렌즈(10)의 두께, 재질, 가공 가능한 홈의 깊이(82a, 82b, … 82n) 등에 따라 달라질 수 있으나, 나선형 회전 가공 동안, 렌즈(10)의 전체 두께를 모두 연마할 수 있도록, 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 개수에 따라 적절히 분배하여 설정할 수 있고, 바람직하게는 순차적으로 균등하게 증가하도록 설정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 있어서, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80b, …, 80n)의 회전 직경은 나선형으로 증가 또는 감소(변동)하며, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80b, …, 80n)의 가공에 필요한 가공 깊이(82a, 82b, … 82n), 즉, 부하는, 순차적으로 증가된다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 개수가 3이고, 렌즈의 두께가 L1이면, 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80a)의 깊이(82a)는 L/3이고, 2회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80b)의 깊이(82b)는 2L/3이고, 3회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80c)의 깊이(82c)는 렌즈 두께 L과 동일하게 설정될 수 있다. 도 6은, 본 발명의 다른 실시예 따른 안경 렌즈 가공 방법에 있어서, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, …, 80n-1, 80n)의 깊이(82a, 82b, …, 82n-1, 82n)를 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, …, 80n-1, 80n)의 깊이(82a, 82b, …, 82n-1, 82n)는 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80a)의 시작점 'X1'으로부터 마지막 회전 단계에서 형성되는 홈(80n) 바로 직전의 홈(80n-1)의 끝점 'X2'까지, 동일한 깊이로 증가하면서 가공될 수 있다. 예를 들면, 마지막 홈(80n) 바로 전까지의 가공 두께가 L2이면, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n-1)의 각각의 깊이(82a, 82b, … 82n-1)가 L1/(n-1)의 깊이로 증가하면서, 홈(80a, 80b, … 80n-1)이 가공된다. 한편, 마지막 홈(80n)의 가공 깊이(L3)는 그 전까지의 홈(80a, 80b, … 80n-1)의 가공 깊이 증가량 보다 크게 증가된 깊이로 설정되는 것이 바람직한데, 이는, 도 6에 도시된 바와 같이, 위치별로 두께가 조금씩 다른 렌즈(10)를 완전히 관통하여 절단하기 위해서이다.

본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 있어서는, 나선형 가공 궤적(80)을 따라, 홈(80a, 80b, … 80n)의 깊이 (82a, 82b, … 82n)가 순차적으로 증가하여, 열린 궤적 형태를 가지는 나선형 계단 모양의 경로를 형성하므로, 나선형 가공 궤적(80)의 가공이 완료되더라도, 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)과 렌즈 가장자리의 불필요한 부분(18)이 완전히 분리되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 나선형 가공 궤적(80)에 의해, 안경 렌즈 부분(16)과 가장자리의 불필요한 부분(18)이 완전히 분리되더라도, 가장자리의 불필요한 부분(18)이 도우넛 형태를 가지므로, 상기 가장자리의 불필요한 부분(18) 내부에 클램프(24)가 끼워져, 불필요한 부분(18)의 제거가 불편하게 될 우려가 있다(도 3 참조). 따라서, 본 발명에 있어서는, 밀링에 의해, 나선형 가공 궤적(80)을 따라, 계단형 또는 테이퍼형 홈(80a, 80b, … 80n)을 형성하기 전에, 렌즈(10) 가장자리를 부분적으로 절개(전처리 절개)하는 것이 바람직하다. 도 7은 본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법을 수행하기 위하여 전처리 절개된 렌즈의 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전처리 절개는, 밀링 커터(54) 등의 밀링 장비를 이용하여, 안경 렌즈 부분(16)으로부터 렌즈(10) 가장자리까지 방사형으로 연장된 직선 가공 궤적(14)을 따라, 안경 렌즈(10)를 절개하거나(도 7의 A), 다이아몬드 휠 등의 러핑 휠(roughing wheel)을 이용하여, 렌즈(10) 가장자리의 하나 이상의 부분(15)을 연마하여 제거하는 방법(도 7의 B)으로 수행될 수 있다. 이와 같이, 렌즈(10) 가장자리를 부분적으로 절개하거나 연마한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 나선형 가공 궤적(80)을 따라 홈을 형성하면, 마지막 회전 단계에서 형성되는 홈(80n)의 시작점(Y1)과 끝점(Y2)이 연결되는 닫힌 궤적을 형성하지 않더라도, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분들(18)이 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)으로부터 분리될 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분들(18)이 도우넛 형태로 형성되는 대신, 여러 조각으로 분리된 상태로 제거되므로, 바람직하다.

본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 의하면, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 가공이 진행될수록, 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 진행 방향 및 측면 방향에서 렌즈(10)의 측면을 연마하여 제거하므로(도 5 참조), 도 2에 도시된 종래 기술과는 달리, 밀링 커터(54)와 홈(80a, 80b, … 80n) 사이의 간격이 점차 증가하고, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)은 전체적으로 후면이 넓은 테이퍼의 형태를 가진다(도 5의 B 참조). 따라서, 렌즈(10)의 연마에 의하여 발생하는 렌즈 찌꺼기가 상기 홈(80a, 80b, … 80n)의 후면을 통해 용이하게 배출되므로, 밀링 커터(54)에서 발생하는 진동의 크기를 최소화할 수 있다. 또한, 상기 나선형 가공 궤적(80)을 따라 렌즈(10)를 이동시키기 위해서는, 렌즈(10) 및 클램프(24)의 회전(R 방향) 운동 및 직선(Y 및 Z 방향) 운동을 클램프 구동부(40)의 3축 모터를 이용하여 적절히 구현하여야 한다(도 3 참조). 이때, 3축 모터를 제어하여, 렌즈(10)의 곡선 운동을 완벽히 구현할 수는 없으므로, 작은 직선 형태의 움직임을 통하여, 곡선 형태의 움직임을 구현하여야 한다. 따라서, 상기 나선형 가공 궤적(80)을 따라 렌즈(10)를 이동시킬 때, 밀링 커터(54)의 몸통 부분과 이미 가공된 홈(80a, 80b, … 80n)의 측면이 필연적으로 서로 부딪히게 된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 상기 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 후면이 점차 넓어지는 테이퍼 구조를 가지므로, 렌즈(10)가 이동하는 경우에도, 홈(80a, 80b, … 80n)과 밀링 커터(54)의 충돌을 최소화하여, 밀링 커터(54)의 진동을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 렌즈 가공 장치에 사용될 수 있는 밀링 커터부의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용될 수 있는 밀링 커터부(50)는, 밀링 커터(54)가 장착되며, 밀링 커터(54)의 위치를 회전시켜 변경할 수 있는 모듈 회전부(56), 상기 밀링 커터(54)를 회전 구동하기 위한 커터 구동부(52) 및 상기 모듈 회전부(56)를 회전 구동시키기 위한 모듈 회전부 구동 모터(58)를 포함한다. 상기 모듈 회전부(56)는 밀링 커터(54)를 회전시켜, 밀링 가공 위치인 'A 위치' 또는 대기 위치인 'B 위치'에 밀링 커터(54)를 위치시킨다. 상기 밀링 커터(54)가 밀링 가공 위치인 'A 위치'에 있을 때, 밀링 커터(54)의 위치는 모듈 회전부 구동 모터(58)의 정지 토크에 의해서만 고정된다. 따라서, 밀링 커터(54)로 렌즈를 가공할 때, 모듈 회전부 구동 모터(58)의 정지 토크 보다 큰 힘이 발생하면, 밀링 커터(54)의 위치가 변경될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 밀링 커터(54)는 수평면, 즉, 렌즈(10) 및 클램프(24)의 회전축과 소정 각도(a), 예를 들면, 2 내지 20도, 바람직하게는 5 내지 15도 경사지도록 위치할 수 있다. 이와 같이 상기 커터(54)가 소정 각도 경사지도록 위치하면, 소정의 곡률을 가지는 렌즈(10) 면에 대하여, 수직으로 홈(80a, 80b, … 80n)을 형성할 수 있으므로, 보다 안정하게 렌즈(10)를 가공할 수 있다. 이와 같이, 밀링 커터(54)의 위치가 모듈 회전부 구동 모터(58)의 정지 토크에 의하여 제어되거나, 밀링 커터(54)가 수평면으로부터 소정 각도 경사지게 위치하는 경우, 렌즈(10) 가공 중 발생하는 미세 진동 및 렌즈(10)의 움직임이 밀링 커터부(50)에 더 큰 영향을 미치게 된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 가공되는 렌즈의 측면도이다. 본 실시예에 있어서, 가공되는 렌즈의 정면도는 도 5의 B에 도시된 것과 동일하다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 렌즈(10) 및 클램프(24)의 회전축과 상기 밀링 커터(54)의 회전축이 소정 각도(a), 예를 들면, 2 내지 20도, 바람직하게는 5 내지 15도 경사지도록 위치한다. 그리고, 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80a)을 형성할 때, 렌즈(10) 또는 밀링 커터(54)가 상기 소정 각도(a)로 경사진 방향으로, 즉, 상기 밀링 커터(54)의 회전축 방향으로 이동한다(도 9의 A에 표시된 화살표 방향). 다음으로 2회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80b)을 형성할 때, 렌즈(10)가 소정 거리(t) 상승하거나, 밀링 커터(54)가 소정 거리(t)로 하강한 후, 2회째 회전 단계를 수행(가공 궤적을 따라 이동)함으로써, 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80a)과 2회째 회전 단계에서 형성되는 홈(80b)은 부분적으로 중복되는 나선형 가공 궤적을 형성한다(이때, 상술한 바와 동일한 원리로, 상기 이동 거리(t)는 렌즈(10)에 형성되는 홈의 폭(d)보다 작다). 이와 동일한 방식으로 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)을 순차적으로 가공하여 나선형 가공 궤적(80)을 형성할 수 있다(도 9의 B). 이와 같이 나선형 가공 궤적(80)을 따라 렌즈(10)에 비스듬하게 홈을 가공함으로써, 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분(16)을 목적하는 안경 렌즈 형상과 유사하게 가공할 수 있으며, 가공된 홈(80a, 80b, … 80n)의 입구 부분이 넓어, 렌즈 찌꺼기를 용이하게 배출하고, 밀링 커터(54)의 진동을 감소시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 가공되는 렌즈의 측면도이다. 본 실시예에 있어서는, 렌즈(10) 및 클램프(24)의 회전축과 상기 밀링 커터(54)의 회전축이 소정 각도(a) 경사지도록 위치한 것은 도 9에 도시된 실시예와 동일하지만, 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)을 렌즈(10)에 형성할 때, 소정 각도(a) 경사진 밀링 커터(54)에 대하여, 렌즈(10) 또는 밀링 커터(54)가 수평 방향으로 이동하며(도 10의 화살표 방향), 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 깊이(82a, 82b, … 82n)가 깊어지고, 홈(80a, 80b, … 80n)의 폭도 넓어져, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)이 실질적으로 나선형 가공 궤적(80)을 형성한다.

도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 회전축에 대하여 밀링 커터(54)의 회전축을 소정 각도 경사지도록 위치시키고, 밀링 커터(54)가 소정 각도로 경사진 상태로, 렌즈(10)로 진입하여 렌즈(10)를 연마하고, 밀링 커터(54)가 나선형 가공 궤적(80)을 따라 이동하도록 함으로서, 후면이 넓은 테이퍼(taper)형 홈(80a, 80b, … 80n)을 형성할 수 있다. 상기 밀링 커터(54)의 회전축과 연마되는 렌즈(10) 회전축 사이의 각도는 렌즈(10)의 재질 및 경도, 렌즈(10)의 1회 절삭 깊이에 따라 변경될 수 있다. 즉, 가공될 렌즈(10)의 양을 조절하여, 마찰 부하를 조절하기 위해, 밀링 커터(54)의 경사 각도 및/또는 진입 각도를 조절할 수 있다. 또한, 밀링 커터(54)의 경사 각도 및/또는 진입 각도를 조절하여, 렌즈 찌꺼기의 배출 정도 및 밀링 커터(54)와 렌즈(10) 사이의 거리(공간)을 조절할 수도 있다. 또한 가공하는 렌즈의 외곽 형상(16)에 따라, 상기 밀링 커터(54)의 경사 각도 및/또는 진입 각도를 조절할 수도 있다.

본 발명에 따른 안경 렌즈 가공 방법에 의하면, 폐(閉) 궤적을 형성하지 않는 나선형 단일 궤적(80)을 따라, 렌즈(10)에 홈(80a, 80b, … 80n)을 형성하므로, 회전 단계에서 형성되는 홈(80a, 80b, … 80n)의 가공이 진행됨에 따라, 홈(80a, 80b, … 80n)의 넓이가 테이퍼 형태로 증가한다. 즉, 가공된 홈(80a, 80b, … 80n)의 깊이에 따라, 가공된 홈(80a, 80b, … 80n)의 단면적도 단계적으로 증가하여, 렌즈 찌꺼기를 용이하게 배출하고, 밀링 커터(54)의 진동을 감소시킬 수 있다.

Claims

밀링 커터를 렌즈 표면에 접촉시키는 단계; 및
상기 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분을 나선형으로 둘러싸는 하나의 나선형 가공 궤적을 따라 상기 밀링 커터를 이동시키면서, 상기 렌즈에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈를 절단함으로써, 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 렌즈 가장자리의 불필요한 부분을 분리하여 제거하는 단계를 포함하며,
상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭은 이전 회의 회전 단계에서 형성된 홈의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 깊이는, 매회의 회전 단계마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 상기 렌즈가 절단되는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밀링 커터가 이동하는 나선형 가공 궤적은 가공 궤적의 시작점과 끝점이 만나지 않는 열린 궤적(open path)인 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밀링 커터가 이동하는 나선형 가공 궤적은 마지막 회의 회전 단계에서 형성되는 홈 만이 시작점과 끝점이 연결되는 닫힌 궤적을 형성하는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭이, 이전 회의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭과 부분적으로 중복되도록, 상기 밀링 커터의 직경(d)이, 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈의 이동폭(t) 보다 큰 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 이동폭(t)은 밀링 커터 직경(d)의 1 내지 99 % 인 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는, 회전 단계에서 형성되는 홈의 전체 개수는 2 내지 40개인 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈의 회전 직경은 나선형으로 증가 또는 감소하며, 상기 매회의 회전 단계에서 형성되는 홈의 가공에 필요한 가공 깊이는 순차적으로 증가하는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밀링 커터를 렌즈 표면에 접촉시키는 단계 전에, 상기 안경 렌즈 부분으로부터 렌즈 가장자리까지 방사형으로 연장된 직선 가공 궤적을 따라, 렌즈 가장자리를 부분적으로 절개하는 단계를 더욱 포함하는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 밀링 커터를 렌즈 표면에 접촉시키는 단계 전에, 러핑 휠을 이용하여, 렌즈 가장자리의 하나 이상의 부분을 연마하여 제거하는 단계를 더욱 포함하는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈의 회전축과 상기 밀링 커터의 회전축은 2 내지 20도 경사지도록 위치하고, 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈을 상기 렌즈에 형성할 때, 상기 렌즈 또는 밀링 커터가 상기 소정 각도로 경사진 방향으로 이동하여 홈을 형성하고, 다음으로 2회째 회전 단계에서 형성되는 홈을 형성할 때, 렌즈가 소정 거리 상승하거나, 밀링 커터가 소정 거리로 하강한 후, 2회째 회전 단계를 수행함으로써, 1회째 회전 단계에서 형성되는 홈과 2회째 회전 단계에서 형성되는 홈은 부분적으로 중복되는 나선형 가공 궤적을 형성하는 것인, 안경 렌즈 가공 방법.
렌즈가 고정 장착되는 한 쌍의 클램프; 및
상기 렌즈 중앙부의 안경 렌즈 부분을 나선형으로 둘러싸는 하나의 나선형 가공 궤적을 따라 이동하면서, 상기 렌즈에 소정 깊이의 홈을 형성하여, 상기 렌즈를 절단하는 밀링 커터를 포함하며,
상기 하나의 나선형 가공 궤적을 형성하는 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 폭은 이전 회의 회전 단계에서 형성된 홈의 폭과 부분적으로 중복되며, 상기 각각의 회전 단계에서 형성되는 홈의 깊이는, 매회의 회전 단계마다 증가하여, 최종적으로 상기 안경 렌즈 부분의 형상을 따라, 상기 렌즈가 절단되는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 밀링 커터는 말단 및 측면 모두에 절단날(cutting teeth)을 구비하는 엔드(end) 밀링 커터인 것인, 안경 렌즈 가공 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 밀링 커터는 상기 렌즈 및 클램프의 회전축에 대하여 2 내지 20도 경사지도록 위치하는 것인, 안경 렌즈 가공 장치.