KR940011287B1 - 연마스핀들 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연마스핀들

제1도는 제1의 발명의 실시예에 있어서의 연마스핀들의 종단면도.

제2도는 제2의 발명의 실시예에 연마스핀들의 압축성유체의 회로도.

제3(a)도는 종래의 연마장치의 측단면도.

제3(b)도는 동장치의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a : 피가공물 2a : 휘일

7 : 탄성체연마부재 10 : 속이빈스프라인축

11 : 너트 16 : 슬라이드베이스

17 : 레일 19, 21 : 풀리

20 : 벨트 22 : 회전구동장치

24 : 회전커플링 25 : 관로

26 : 압축성유체원 31 : 스프링

본 발명은 구면(球面), 비구면등, 모든 렌즈연마끝마리공정, 소위 플리싱공정에 있어서의 연마장치의 연마스핀들에 관한 것이다.

렌즈연마공정은, 구면, 비구면에 대해서 각각 여러가지의 가공방법이 취해져 왔다.

근래, 광학기기에는 구면뿐만 아니라, 비구면형상의 광학 유리렌즈가 장치의 소형화, 경량화 고기능화를 촉구하고 있다. 예를들면 레이저 빔 플린터에 사용되는 토릭렌즈(toric lens)는 특수한 형상이 요구되며, 근사곡율반경의 구면에 미리 연삭가공된 피가공물을 가공공구를 바꾸어서 재차 연마끝마무리하므로서 소요의 형상을 얻고 있었다. 일예로서 일본국 특개소 63-216664호 공보에 기재되어 있는 제3도와 같은 구성이 취해져 있다.

이하 도면을 참조하면서 설명을 한다, 제3(a)도는 종래의 연마장치의 측단면도, 동도면(b)는 정면도이다. 회전구동 가능한 휘일(2)의 바깥둘레에, 피가공물(1)을 장착하고, 이 가공물(1)의 바깥둘레가공면에 오목형상의 토릭면이 형성된 철, 주철, 스테인레스강등으로 이루어진 암지그(3)를 소정의 힘 F으로 압압부세하고, 이 상태로 휘일(2)을 회전시키는 동시에 암지그(3)와 가공면 사이에 예를들면 녹색계탄화규소 지립(砥粒) #600~#4000 등의 연마제를 공급하면서 암지그(3)를 휘일(1)의 회전방향과 직교하는 방향으로 요도이키고, 순차 상기 지립입도를 작게하므로써 래핑가공을 행하고, 끝마무리공정에서 암지그(3)에 폴리우레탄드의 폴리셔를 바르는 동시에 1㎛ 정도의 입도의 산화세륨 저립을 공급하고 마찬가지의 동작으로 연마를 행하고 있다. 또한 암지그(3)는 적당한 길이를 가지고 있으며, 그 양단부에 1쌍의 압압침(4)의 선단부가 걸어 맞추어지므로서 폭방향으로 요동가능하게 지지되고, 또한 압압침(4)이 암지그(3)의 긴쪽방향으로 요동가능한 요동바아(5)의 양단부에 고정되어 있으므로서 긴쪽방향으로도 요동가능하게 지지되어 있다. 또 요동바아(5)는, 휘일(2)의 축심을 향해서 부세되고, 또한 휘일(2)의 축심방향으로 왕복구동 가능한 작동아암(6)에 요동가능하게 장착되어 있다.

그러나, 이와같은 래핑 및 연마방법에서는, 암지그(3)의 요동방향은 긴쪽방향의 어느위치에서도 당연히 동일하기 때문에 중앙부에는 요동면 S가 휘일(2)의 반경방향 T와 일치하고 있다고 해도, 양단부에서는 요동면 S가 휘일(2)의 반경방향 T에 대해서 각도 θ만큼 경사지게 되기 때문에 암지그(3)의 요동에 의해서 형성되는 곡면의 곡율은 원리적으로 토릭면과 일치하지 않게 된다. 따라서, 실제에 있어서도 이와 같은 가공방법으로는 고정밀도의 토릭면 가공이 극히 곤란한 동시에, 암지그(3)의 토릭면의 정밀도 유지도 곤란하고, 정밀도가 높은 가공에는 손가공적인 육감이나 숙련기능이 요구되어 생산성이 극히 나쁘고, 코스트가 높아진다고 하는 문제가 있었다. 또 이 문제점에 대해서 일본국 특개소 63-216664호 공보에서는, 가공구의 가공점이 가공해야할 토릭면의 한쪽 곡율반경과 동등한 곡율반경의 북모양궤적운동을 행하므로서, 고정밀도화, 고효율화를 도모하고져 하고 있으나, 이것은 장치 본체가 복잡하고 고정밀도가 요구되며, 연삭장치로서는 적합할지라도 연마장치로서는 합리적이 못된다고 하는 문제가 남아 있다.

또, 내압을 가진 탄성체에 의한 연마방법도 제안되어 있으나, 내압의 관리만으로는 탄성체의 변형량에 제약이 있고, 피가공물과의 접촉면적이 변도해서 단위면적당의 압압력이 불균일하고, 가공량을 정량적으로 파악할 수 없어, 고정밀도의 연마면을 얻을 수 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 비추어, 구조가 간단하고 고정밀도의 토릭면만이 아니라 일반적인 구면이나 비구면의 연마가공도 실현할 수 있는 연마스핀들의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연마스핀들은 속이빈스플라인축의 선단부에 자루형상을 가진 제1의 탄성체인 연마부재(이하 간단히 탄성체연마부재라고 하는 경우가 있음)를 접합부를 기밀하게 장착한 연마공구와, 속이빈스플라인축의 타단부에 회전커플링을 개재해서 압축성유체를 공급하는 수단과, 속이빈스플라인축에 걸어맞추어지는 너트를 회전가능하게 지지하는 수단과, 속이빈스플라인축을 회전시키는 수단과, 회전축방향으로 이동시키는 수단과 피가공물에 연마부재가 일정압에 의해서 압압되도록 회전축방향으로 설치된 제2의 탄성체를 구비한 것이다. 또 자루형상을 가진 제1의 탄성체의 연마부재의 파손에 의한 압축성 유체의 압력저하를 검출하는 압력검출기를 구비하도록 한 것이다.

본 발명은 상기의 구성에 의해 제1의 발명에서는 자루형상을 가진 제1의 탄성체인 연마부재가, 압축유체에 의해 내압을 높여서 팽창하고, 미리 연삭가공된 피가공물의 표면을 압압한다. 탄성체연마부재의 내압을 관리하는 것만으로는, 탄성체연마부재의 변형량과 압압력을 정량적으로 제어하는 것은 곤란하기 때문에, 또 제2의 탄성체가 제1의 탄성체인 연마부재를 속이빈스플라인축마다 피가공물에 압압해서 피가공물과의 접촉면적을 일정하게 유지하고, 동시에 가공점에 발생하는 압압력을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 미리 연삭된 피가공물은 형상을 유지한 그대로, 면조도 Rmax=0.5~0.01㎛ 정도의 연마끝마무리가공을 실현할 수 있다. 이 연마스핀들을 사용하므로서 장치의 구조가 간소화되고, 장치의 정밀도도 약 0.1mm 정도까지 허용되어, 축심조정이 용이하고, 보다 고정밀도의 연마가공을 할 수 있는 연마장치를 실현할 수 있다.

다음에 제2의 발명에 의하면, 제1의 탄성체인 연마부재의 마모등에 의한 파손발생등의 이상에 대비해서, 탄성체연마부재의 내압의 압축공기의 누설등에 의해 저하된 경우, 압력검출기에 의해서 압력저하를 검출하고, 이상신호를 발생시키므로서, 경보를 발신하거나 장치를 정지시키는 등, 이상발생에 대해 즉시 대응이 가능하게 된다.

이하 본 발명의 일실시예의 연마스핀들에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도의 제1의 발명의 실시예에 있어서의 연마스핀들의 종단면도를 표시한 것이다. 도면에 있어서, (1a)는 피가공물이고, 회전가능한 휘일(2a)에 유지되어 있다. (7)은 제1의 탄성체인 연마부재이며, 케이스(8)와 케이스(9)로 압축성유체 C를 밀봉하도록 자루를 가진 형상의 연마공구(35)를 구성한다. 이 연마공구(35)는 속이빈스플라인축(10)의 선단부에 장착되며, 속이빈스플라인축(10)의 타단부에는 베어링(23)을 개재해서 회전커플링(24)이 배설되어 관로(25)를 경유하여 압축성유체원(26)에 접속되어 있다. 한편, 속이빈스플라인축(10)은 소위 속이빈스플라인축으로 베어링부의 너트(11)와 일체적으로 회전운동을 전달할 수 있고, 축방향으로 접동도 가능하다. 이 너트(11)는 베어링(12a) 및 베어링(12b)를 개재해서 스핀들케이스(15)에 회전자재하게 지지되며, 베어링(12a)은 베어링내륜압압부재(13)와 베어링외륜압압부재(14)에 의해서 축방향억압을 발생할 수 있다. 또 너트(11)는 풀리(9)와 풀리(21) 및 벨트(20)를 개재해서 회전구동장치(22)에 연동한다. 이들 스핀들케이스(15)나 회전구동장치(22)는 연마가공기본체(18)에 장착된 레일(17)을 접동해서 피가공물(1a)와 연마공구(35)가 접촉과 이탈을 가능하게 하는 슬라이드베이스(16)에 고정된다. 스토퍼(34)는 슬라이드베이스(16)의 위치결정을 하는 동시에, 연마공구(35)와 피가공물(1a)과의 접촉상태를 결정한다.

또 속이빈스플라인축(10)에는 링(27)이 고정되며, 드러스트베어링(28)을 링(27)과 부시(29)가 사이에 끼워지지하고, 부싱(29)에 장착된 스토퍼링(30)은 제2의 탄성체인 스프링(31)의 압압력을 조정할 수 있도록 배설되어 있다. 실제의 가공시에는 연마액(33)을 노즐(32)등에 의해 피가공물(1a)과 탄성연마재(7)와의 압접점 D에 공급한다.

이상과 같이 구성된 연마스핀들에 대해서 이하 그 동작을 설명한다.

먼저, 연마가공기본체(18)에 도시하지 않으나 피가공물(1a) 에 슬라이드베이스(16)를 접촉, 이탈시키는 승강수단에 의해 화살표시 A방향으로 스토퍼(34)에 의해서 설정된 위치까지 연마스핀들 본체가 하강한다. 연마공구(35)는 압축유체원(26)으로부터 압축성유체 C의 공급을 받고, 탄성체연마부재(7)의 내압이 고압이 되어 고르게 팽창하는 동시에 피가공물(1A)의 가공되어야 할 면에 접촉한다. 연마공구(35)는 속이빈스플라인축(10)에 장착되어 있으며, 속이빈스플라인축(10)은 회전구동장치(22)에 풀리(19), (21)와 벨트(20)를 개재해서 너트(11)에 전달된 회전구동력을 화살표시 B방향으로 받아, 약 10~2000rpm 정도의 회전수로 회전한다. 따라서, 연마공구(35)도 동방향 B로 회전하게 된다. 속이빈스플라인축(10)의 타단부는 관로(25)에 의해서 압축성유체인(26)에 접속되어 있으나, 속이빈스플라인축(10)과 관로(25)와의 사이에는 회전커플링(24)이 개재하고, 회전커플링(24)은 슬라이드베이스(16)에 의해서 회전규제되어 있으므로 관로(25)는 꼬임을 받는 일은 없다. 이때 너트(11)는 슬라이드베이스(16)에 고정된 스핀들케이스(15)에 베어링(12a), (12b)에 의해 회전가능하게 유지되어 있기 때문에 이 너트(11)에 걸어맞추어지는 속이빈스플라인축(10)이 회전할 수 있다.

한편, 속이빈스플라인축(10)에 고정된 링(27)에 드러스트베어링(28)을 끼워지도록 부싱(29)을 삽입하고, 부싱(29)의 바깥둘레에 장비된 스토퍼링(30)에 의해서 제2의 탄성체인 스프링(31)의 압축길이를 조정하여 고정하므로서 스프링압축부(36)에 의해서 압축력을 발생시킨다. 슬라이드베이스(16)와 스토퍼링(30)의 사이에서 발생한 압축력은 부시(29), 드러스트베어링(28), 링(27), 속이빈스플라인축(10)을 개재해서 연마공구(36)의 탄성체연마부재(7)까지 전달되게 되며, 피가공물(1a)에 압압력을 부여할 수 있다. 따라서, 탄성체 연마부재(7)가 내압만을 균일하게 해도 피가공물(1a)와의 거리가 불균일한 비구면 렌즈등은 접촉면적이 변동하고, 면압도 불안정하였으나, 본 발명에 의한 제2의 탄성체에 의해 피가공물(1a)에의 연마부재의 압압면적을 일정하게 유지하기 때문에 가공량의 안정화와 균일화를 적극적으로 촉진할 수 있는 동시에 압압력의 범위가 확대되어, 관리가 용이하고, 이 때문에 정량적인 가공량을 파악할 수 있다고 하는 중요한 특징을 발휘한다.

또, 제2의 발명에서는 제2도에 표시한 압축성유체의 회로도와 같이, 회전커플링(24)과 압축성유체원의 마모나 이물에 의한 파손등, 탄성체연마부재(7)의 손상이 발생하였을 경우, 내압이 저하하여, 그것을 압력검출기(38)에 의해 검출가능한 구성으로 하면, 본 연마스핀들의 이상경보나 장치의 접지등, 즉시 대응이 가능해지고, 피가공물(1a)에의 악영향을 회피하는 동시에 설비의 효율향상등, 큰 효과를 발휘할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 구면뿐만 아니라 비구면을 가진 유리렌즈의 연마가공을 용이하게 또한 고정밀도를 실행할 수 있고, 또한 연마장치의 가격저렴화 소형화를 실현할 수 있고, 또 피가공물의 가격저렴화에도 위력을 발휘할 수 있다.

또 연마부재의 파손에 의해 압축성유체의 압력저하를 검출하는 압력검출기를 구비한 본 발명의 연마스핀들을 사용하면, 연마장치의 고기능화, 가동율 향상에 큰 효과를 발휘한다.

Claims (2)

1. 속이빈스플라인축의 선단부에 자루형상을 가진 제1의 탄성체인 연마부재를 접합부를 기밀하게 장착한 연마공구와, 상기 속이빈스플라인축의 타단부에 회전커플링을 개재해서 압축성유체를 공급하는 수단과, 상기 속이빈스플라인축에 걸어맞추어지는 너트를 회전가능하게 지지하는 수단과, 상기 속이빈스플라인축을 회전시키는 수단과, 회전축방향으로 이동시키는 수단과 피가공물에 연마부재가 일정압으로 압압하도록 회전축 방향으로 설치된 제2의 탄성체를 구비한 연마스핀들.
2. 제1항에 있어서, 연마부재의 파손에 의한 압축성유체의 압력저하를 검출하는 압력검출기를 구비한 연마스핀들.