KR20130047610A

KR20130047610A - 렌즈 심취기의 심출 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130047610A
Application number: KR1020120119189A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 야마나카
Original assignee: 나카무라 토메 세이미쓰고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: KR101948939B1; CN103084954B; CN103084954A

Abstract

[과제] 렌즈를 손상시킴 없이, Z값이 작은 렌즈에 대한 정확한 심출을 행할 수 있는 기술 수단을 얻는다.
[해결수단] 홀더상의 렌즈 표면을 향해서 투사된 광빔의 반사광 또는 투과광을 수광하여 그 수광 위치를 출력하는 광학 계측기와, 렌즈의 외주를 가공하는 회전 숫돌과는 별도로 마련한 푸셔와, 이 푸셔를 홀더의 축심을 향해 이동시키는 이송장치를 구비한다. 광학 계측기의 계측치에 기초하여 렌즈의 편심방향을 푸셔로 향하게 하는 방향으로 홀더를 회전시키고, 광학 계측기의 계측치에 기초하여 푸셔를 홀더 중심으로 향하여 진출시킨다.

Description

렌즈 심취기의 심출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CENTERING OF SPIN FINISHING OF LENS}

이 발명은, 렌즈의 광축(光軸)을 기준으로 하여 외주(外周)를 가공하는 렌즈 심취기(芯取機)의 심출(芯出), 즉 렌즈를 유지하는 홀더의 위에 놓여진 렌즈의 광축을 상기 홀더의 축심 내지 회전 중심과 일치시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

렌즈는, 그 표리면의 구면(球面) 가공을 행하고 나서, 가공된 구면에 의해서 결정되는 광축을 기준으로 하여 외주 가공을 행한다. 이 광축을 기준으로 하여 렌즈의 외주 가공을 행하는 장치를 심취기라고 칭한다. 일반적인 심취기는, 렌즈를 유지하여 회전하는 홀더와, 이 홀더에 유지된 렌즈의 외주를 향해서 근접 이격하는 회전 숫돌과, 이 회전 숫돌의 상기 근접 이격방향의 이동 위치를 제어하는 NC제어기를 구비한다. NC제어기는, 홀더의 축심 내지 회전 중심을 기준으로 하여 회전 숫돌의 위치를 설정하므로, 정확한 외주 가공을 행하기 위해서는, 그 전제로서 가공되는 렌즈가 그 광축을 홀더의 회전 중심에 정확하게 일치시켜(심출되어) 유지되어 있음이 필요하다.

렌즈는, 볼록 렌즈이면 중심부의 두께가 주변부보다 두껍고, 오목 렌즈에서는, 반대로 얇아지지만, 이 렌즈 반경 방향의 두께의 변화율이 큰 렌즈, 즉 그 지표인 Z값이 큰 렌즈는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 진원(眞圓)의 에지(14)를 갖는 컵 형상의 상하의 홀더(1b,1a)로 렌즈의 표리면을 가볍게 끼운 상태에서 상기 홀더를 회전시키면, 렌즈 두께가 가장 두껍거나 또는 가장 얇아져 있는 광축의 부분이 홀더(1a,1b)의 회전 중심에 일치하는 방향으로 미끄러져 자동적으로 심출이 행하여진다. 그러나, Z값이 작은 렌즈나 렌즈 표리면의 구면이 동심(同心)의 구면에 가까운(두께가 평행에 가까운) 렌즈는, 이러한 방법으로는 정확한 심출을 할 수 없다.

따라서, Z값이 작은 렌즈는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 홀더(1a,1b)로 렌즈(L)를 가볍게 유지한 상태에서 홀더(1a,1b)를 소정 각도씩 회전시켜, 각 회전 위치에서 다이얼게이지(8)로 렌즈의 구면의 주변 부분의 위치를 계측하고, 그 계측치에 기초하여 렌즈 구면의 곡률 중심과 홀더의 축심과의 편심(偏芯)방향 및 편심량을 연산하여, 연산된 편심방향이 숫돌(2)의 방향을 향하도록 홀더(1a,1b)를 회전하며, 그 후, 숫돌(2)을 렌즈를 향해서 진출시킴에 의해, 편심량(偏芯量)에 상당하는 거리만큼 렌즈를 눌러 움직여 렌즈의 광축을 홀더의 축심 내지 회전 중심과 일치시킴으로써 심출을 행하였다.

그러나, 도 11에 도시한 종래 수단에서는, 다이얼게이지 등에 의한 접촉식 측정을 위해, 다이얼게이지의 계측단(計測端)이 렌즈에 접촉했을 때, 및, 숫돌로 렌즈를 누르기 때문에, 렌즈에 상처가 난다고 하는 문제가 있다. 또한, 숫돌로 렌즈를 누를 때에 숫돌과 렌즈의 접촉을 검지할 수 없기 때문에, 누름량을 정확하게 제어할 수 없는 문제나, 숫돌 표면의 연마 입자의 상태에 따라 숫돌의 표면(누름면)에 요철이 있어, 누름량이 안정되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

이 발명은, 상기와 같은 문제를 해소하여, 렌즈를 손상시킴 없이, Z값이 작은 렌즈에 대한 정확한 심출을 신속하게 행할 수 있는 기술 수단을 얻는 것을 과제로 한다.

이 발명의 렌즈 심취기에 있어서의 심출 장치는, 홀더(1)상의 렌즈(L) 표면을 향해서 투사된 광빔(31)의 반사광(33) 또는 투과광을 수광(受光)하여 그 수광 위치를 출력하는 광학 계측기(3)와, 렌즈의 외주를 가공하는 회전 숫돌(2)과는 별도로 마련한 푸셔(렌즈 누름이동체){4(4a,4b)}와, 이 푸셔를 홀더(1)의 축심을 향해서 이송하는 1차원 또는 2차원 방향의 이송장치(42,43,56)와, 광학 계측기(3)의 계측치에 기초하여 푸셔(4)를 홀더 중심으로 향하여 이동시키는 스트로크 제어수단(66)을 구비한다. 푸셔(4)를 1차원 방향으로 이송하는 이송장치를 구비한 것에 있어서는, 광학 계측기(3)의 계측치에 기초하여 렌즈(L)의 편심방향이 푸셔(4)의 누름이동방향으로 되도록 홀더(1)를 회전시키는 위상 제어수단(65)을 더 구비한다. 위상 제어수단(65) 및 스트로크 제어수단(66)은, 심취기를 제어하는 NC제어기(6)에 소프트웨어로서 설치된다.

광학 계측기(3)는, 홀더(1)의 상방에 홀더상의 렌즈(L)를 향해서 투광기(投光器)(32)로부터 광빔(31)을 투사하고, 렌즈(L)의 렌즈면으로부터의 반사광 또는 렌즈(L)를 통과한 투과광을 수광소자(35)로 수광(受光)하도록 마련된다. 푸셔(4)는, 적어도 렌즈와 맞닿는 접촉부를 렌즈(L)보다 부드러운 재료, 예를 들면 합성수지제로 함이 바람직하다.

푸셔의 이송을 제어하는 NC제어기의 누름이동 제어수단(67)은, 다양한 누름이동 패턴, 예를 들면 미소 간격에서의 스텝 이송, 이송 방향의 진동을 수반하는 진동 이송, 이송속도가 늦는 저속 이송, 렌즈(L)를 얹어놓고 있는 컵 형상 홀더(1)내에 공기압을 공급하면서 이송하는 저마찰 이송 등의 다양한 이송 패턴을 구비한 것으로 함이 바람직하고, 가공하는 렌즈의 크기나 곡률에 맞춰 최적인 이송 패턴을 선택할 수 있도록 함이 바람직하다.

광학 계측기(3)는, 그 계측 원점(o)을 홀더(1)의 회전 중심과 일치하도록 하여, 홀더(1)의 직상부에 설치되지만, 홀더(1)를 1회전시켰을 때의 수광 소자상에서의 수광점(s)의 원 궤적(c)으로부터 수광점(s)의 편차량(e)을 계측하도록 하면, 광학 계측기의 원점(o)과 홀더의 회전중심(a)과의 편의량(偏倚量)을 포함하는 렌즈(L)의 편심량(E)을 계측할 수 있다.

푸셔(4)를 렌즈(L)에 접촉하여 렌즈(L)를 눌러 이동할 때, 광학 계측기(3)로 수광점(s)을 감시하면서 눌러 이동하여 수광점(s)이 회전중심(a)에까지 이동했을 때 푸셔(4)의 이송을 정지하도록 해도 좋고, 푸셔(4)가 렌즈(L)에 접촉한 위치로부터 계측한 편심량(E)만큼 푸셔(4)를 이동시키도록 해도 좋다. 렌즈의 외주를 누르는 구조의 푸셔(4a)를 이용하는 경우의 푸셔(4a)와 렌즈(L)와의 접촉은, 광학 계측기(3)의 수광점(s)이 움직이기 시작했을 때의 신호를 스트로크 제어수단(66)으로 이송함에 의해서 검출할 수 있다.

예를 들면 프레스 성형 렌즈 등에서, 렌즈 외주에 부정형의 돌출부가 있는 경우에는, 홀더상의 렌즈의 편심방향과 편심량의 계측을 할 때, 렌즈의 중심(광축)으로부터 렌즈 외주까지의 거리의 계측을 행하여, 심출 동작에 지장이 있는 돌출부가 있을 때는, 심출 동작에 앞서, 상기 돌출부를 숫돌(2)로 삭제하는 거친 가공을 행하는 것이 바람직하다. 렌즈의 중심으로부터 렌즈 외주까지의 거리의 계측은, 심취기에 외주 계측기(7)를 마련함에 의해 행한다.

한편, 렌즈(L)의 렌즈면에 접촉하여 렌즈를 눌러 이동하는 구조의 푸셔(4b)를 이용하면, 렌즈 외주에 부정형의 돌출부가 있는 경우에도, 외주 계측을 행함 없이 원활하게 렌즈의 심출을 행할 수 있다. 거친 가공이 필요한 렌즈에 대해서는, 심출을 행한 뒤 심취 동작(마무리 연삭) 전에 거친 가공을 행해 주면 좋다.

렌즈(L)의 렌즈면에 접촉하여 렌즈를 눌러 이동하는 구조의 푸셔(4b)를 이용하면, 푸셔를 2차원면내에서 이동하여 렌즈의 심출을 행함도 가능하다. 즉, 광학 계측기(3)로 렌즈의 편심방향과 편심량을 계측하면, 푸셔(4b)로 렌즈(L)를 그 편심방향과는 반대인 방향으로 이동하여 렌즈(L)의 광축이 홀더의 회전 중심과 일치했을 때 푸셔(4b)의 이동을 정지한다고 하는 동작이나, 계측된 편심 위치로 이동한 후, 푸셔(4b)를 렌즈(L)에 압접(押接)하고, 다음으로 푸셔(4b)를 홀더(1)의 회전 중심으로 이동한다고 하는 동작으로, 렌즈의 심출을 행할 수 있다.

홀더상에 반입된 렌즈를, 오토콜리메이터(autocollimator) 등의 광학 계측기로 렌즈가 편심되어 있는 방향(위상)을 계측하고, 주축(主軸)의 회전에 의해 홀더를 편심시키는 위상을 산출하여, 광학 측정기로 편심이 검출되지 않는 위치까지 푸셔로 렌즈를 누름으로써, 혹은 미리 계측한 편심량(E)으로부터 산출되는 누름량 분을 푸셔로 누름으로써, 정확한 심출을 자동으로 할 수 있다.

그리고, 광학 계측기로 비접촉으로 계측하기 때문에, 렌즈를 손상시킬 우려가 없고, 광학 계측기로 모니터링하면서 심출을 행함으로써, 푸셔와 렌즈의 접촉이나 이동 후의 렌즈의 위치 검지를 할 수 있기 때문에, 누름량을 정확하게 제어할 수 있어, 정확하게 렌즈를 심출할 수 있다. 또한, 전용의 푸셔로 렌즈를 누르기 때문에, 푸셔의 재질이나 접촉부의 형상에 의해, 렌즈를 손상시킴 없이, 격차가 없는 심출이 가능하게 되어, 안정된 높은 심출 정밀도를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 심출 장치를 구비한 심취기의 실시예를 나타내는 블록도.
도 2는 렌즈의 편심과 반사광의 편차를 확대해서 나타내는 설명도.
도 3은 오토콜리메이터의 2차원 수광 소자상의 수광점을 나타내는 도면.
도 4는 편심의 계측과 함께 행하는 외주 계측의 설명도.
도 5는 편심 계측과 외주 계측을 행하는 심취기의 주요부의 모식적인 측면도.
도 6은 외주 계측과 행하는 심취기의 심출 순서를 나타내는 플로우차트.
도 7은 렌즈를 2차원면내에서 눌러 이동하는 푸셔를 구비한 심취기의 주요부의 모식적인 측면도.
도 8은 도 7의 푸셔의 사시도.
도 9는 오목면의 렌즈와 도 7의 푸셔의 접촉을 나타내는 도면.
도 10은 Z값이 큰 렌즈에 대한 심출 수단을 나타내는 설명도.
도 11은 Z값이 작은 렌즈에 대한 종래의 심출 장치를 나타내는 설명도.

이하, 도면에 나타내는 실시예를 참조하여, 이 발명의 실시형태를 설명한다. 도시하는 실시예의 심취기는, 상단에 상향의 컵 형상의 홀더(1)(도 10, 도 11의 종래 구조에 있어서의 홀더(1a)에 상당하는 부재)를 장착한 주축(11)과, 홀더(1)에 대향하는 링 형상의 누름 패드(16)를 하단에 구비한 상축(上軸, 17)과, 홀더(1)와 패드(16)로 끼워서 유지된 렌즈(L)의 외주를 가공하는 회전 숫돌(2)을 구비한다. 주축(11) 및 상축(17)은, 연직 방향의 주축 축선(a)상에 배치되어, 주축 모터(12) 및 주축(11)과 상축(17)을 회전 연결하고 있는 연결축(15)에 의해서 동기 구동되어 있다. 따라서 홀더(1)와 패드(16)는, 축선 a를 중심으로 동기 회전한다. 상축(17)은, 도시하지 않는 승강장치에 의해 승강 가능하고, 상축(17)이 상승한 상태에서 홀더(1)상에 렌즈(L)가 반입되어, 렌즈의 심출을 행한 후, 상축(17)이 하강함에 의해 홀더(1)와 패드(16)로 렌즈(L)의 상하면을 끼워 지지한 상태로 렌즈(L)를 유지한다. 상축(17) 및 주축(11)은, 중공축(中空軸)으로서, 주축의 중공 구멍(13)은, 홀더(1)의 컵내로 연이어 통한다.

회전 숫돌(2)은, 숫돌대(21)에 탑재되고, 이 숫돌대(21)를 렌즈(L)를 향해서 근접 이격방향으로 진퇴 구동하는 이송나사 및 숫돌 이송모터가 설치되어 있다(도시되지 않음). 주축 모터(12) 및 숫돌 이송모터는, NC제어기(6)로 제어되고, 주축(11)의, 홀더(1)의 회전각(위상) 및 회전속도, 그리고 숫돌대(21)의 이동 위치는, NC제어기(6)에 의해 설정 가능하다.

도시의 실시형태에 있어서의 본 발명의 심출 장치는, 상축(17)의 상방에 배치된 오토콜리메이터(3)와, 이동대(41)에 압전(壓電) 소자(44)를 사이에 두고 탑재된 푸셔{4(4a,4b)}와, 이동대(41)를 이송하는 이송나사(42) 및 이송모터(43)와, 공기압 공급장치(5)를 구비한다.

오토콜리메이터(3)는, 상축의 중공 구멍(18)을 통해 홀더(1)상의 렌즈(L)를 향해서 광빔(31)을 투사하는 투광기(32)와, 렌즈(L)로부터의 반사광(33)을 하프미러(34)로 직각으로 반사하여 수광하는 2차원 수광소자(35)를 구비한다. 투광기(32)로부터 투사된 광빔은, 렌즈(L)의 표면에 광점(초점)으로 되어 조사(照射)되고, 그 반사광(33)이 수광소자(35)의 수광면상에서 결상(結像)되어, 그 위치정보가 전기신호로서 출력된다.

푸셔(4)는, 압전 소자(44)를 사이에 두고 이동대(41)에 탑재되어 있고, 압전 소자(44)에는, 이를 이동대(41)의 이동방향으로 진동시키기 위한 교류 전원(45)이 접속되어 있다. 이동대(41)는, 도시되지 않은 볼 너트를 사이에 두고 이송나사(42)에 연결되고, 이 이송나사가 NC제어기(6)에 의해서 서보 제어되는 이송모터(43)로 회전 구동된다.

NC제어기(6)에는, 이송모터(43)에 짧은 시간간격으로 이송 지령과 정지 지령을 부여하는 스텝 이송수단(61), 통상 속도에서의 연속 이송 지령을 부여하는 표준 이송수단(62), 및 이보다 저속에서의 연속 이송 지령을 부여하는 저속 이송수단(63), 및 이들 수단 중 하나를 선택하는 선택 스위치(64)가 마련되어 있다. 또한, NC제어기(6)는, 압전 소자(44)를 진동시키는 교류 전원(45)의 온 오프 스위치(46)를 제어한다. 공기압 공급장치(5)는, 부압원(負壓源)(51), 정압원(正壓源)(52), 압력 설정기(53,54) 및 스위칭밸브(55)를 구비하고 있어, 가공하는 렌즈에 따라 조정된 부압 또는 정압이 스위칭밸브(55), 회전 이음매(56) 및 주축(11)의 중공 구멍(13)을 통하여 홀더(1)내에 공급되게 되어 있다.

렌즈(L)가 홀더(1)에 편심해 놓여지면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 렌즈가 기울어진다. 이 기울기는, 홀더(1)의 원형의 에지(14)에 맞닿아 있는 렌즈 하면의 곡률이 클수록 크고, 볼록면인지 오목면인지에 따라 기울기의 방향이 반대로 된다. 렌즈의 광축 중심에서는, 렌즈면은 광축과 직각이며, 여기에 투사(投射)된 광은 입사(入射) 방향으로 반사되지만, 렌즈가 편심되어 기울어져 있으면, 반사광은 입사광으로부터 어긋나, 도 3에 도시하는 바와 같이, 수광소자(35)상의 수광점(s)의 위치가 어긋난다. 이 편차량(e)으로부터, 렌즈(L)의 기울기를 계측할 수 있어, 이 기울기와 렌즈 하면의 곡률로부터, 렌즈(L)의 편심량(E)을 계측할 수 있다.

홀더(1)를 회전시켜 수광점(s)에 원 궤적(c)을 그리게 하고, 이 원 궤적의 중심(홀더의 회전 중심)(a)을 원점으로 하여 편심방향 및 편심량을 계측하면, 오토콜리메이터(3)의 수광면의 원점(o)이 홀더(1)의 회전 중심으로부터 어긋나 있어도, 정확한 편심방향 및 편심량을 계측할 수 있다.

NC제어기(6)에는, 오토콜리메이터(3)의 검출 신호와 미리 입력된 렌즈 하면의 요철(편심방향이 180도 반대로 된다)의 개개에 기초하여, 홀더(1)의 회전 중심으로부터의 렌즈(L)의 광축의 편심방향을 검출하고, 상기 편심방향이 푸셔(4)의 이동방향을 향하도록 주축 모터(12)의 회전각을 제어하는 위상 제어수단(65), 및 오토콜리메이터(3)의 검출 신호에 기초하여 이송모터(43)의 회전각을 제어하는 스트로크 제어수단(66)을 구비한다.

상기의 심출 장치에 있어서, 상축(17)이 위로 이동한 상태에서 홀더(1)상에 렌즈(L)가 반입되면, 오토콜리메이터(3)는, 상기 렌즈(L)상에 광빔(31)을 조사하고, 그 반사광을 2차원 수광소자(35)로 받으면서, 주축(11)을 천천히 회전하여, 수광소자(35)상에서 수광점(s)에 원 궤적(c)을 그리게 하고, 그 원의 반경(e)으로부터 홀더(1)의 회전 중심에 대한 렌즈(L)의 편심량(E)을 계측하여, 홀더(1)를 정지했을 때의 수광점(s)과 원의 중심(a)의 상대 위치관계로부터, 편심방향을 계측한다. NC제어기(6)는, 검출된 편심방향이 푸셔(4)의 이동방향을 향하도록 주축 모터(12)에 회전 지령을 부여한다.

다음으로 NC제어기는, 이송모터(43)를 구동하여 홀더(1)상의 렌즈(L)를 푸셔(4)로 이동시켜 렌즈(L)의 광축과 홀더(1)의 회전 중심을 일치시킴으로써, 렌즈의 심출을 행한다. 푸셔(4)가 렌즈의 외주를 누르는 구조의 푸셔(4a)(도 1 및 도 5)일 때는, 이동대(41)에 전진 지령을 부여하여, 이 전진 중에 오토콜리메이터(3)로부터 수광점(s)의 이동 개시 신호를 받았을 때, 스트로크 제어수단(66)에 계측 개시 지령이 부여된다. 스트로크 제어수단(66)은, 계측 개시 지령이 부여되었을 때의 푸셔(4a)의 위치로부터 이미 계측되어 있는 편심량만큼 푸셔(4a)를 전진시킨 위치에서, 이송모터(43)를 정지시킨다.

푸셔(4a)의 전진 이동시에, 렌즈(L)의 크기나 곡률에 따라 선택 스위치(64)를 스위칭함에 의해, 누름이동 동작의 패턴을 스텝 이송, 표준 이송, 저속 이송 중의 어느 하나로 선택할 수 있다. 또한 각각의 이송 패턴시에 교류 전원(45)의 스위치(46)를 온으로 함에 의해, 진동 이송을 선택할 수 있다. 스텝 이송이나 진동 이송은, 이른바 스틱 슬립 현상에 의해 렌즈(L)가 그 정지 위치를 넘어 이동하는 것을 방지하는데 유효하다.

홀더(1)상에 반입된 렌즈(L)는, 홀더(1)에 공급되는 부압으로 가볍게 흡착한 상태에서 계측 및 심출이 행하여진다. 계측중에 렌즈가 움직이는 것을 방지하고, 또한, 푸셔(4a)로 눌렀을 때에 렌즈를 손상시킴 없이 홀더상에서 렌즈가 가볍게 미끄러지며, 또한, 눌린 타성으로 너무 미끄러지지 않도록 하기 위함이다. 따라서, 통상의 렌즈의 심출시에는, 홀더(1)에 부압원(51)으로부터 부압이 공급된다. 도시의 실시예의 것은, 렌즈가 무거울 때, 스위칭밸브(55)를 스위칭하여 정압원(52)으로부터 홀더(1)에 정압을 공급하고 홀더(1)에 작용하는 렌즈의 하중을 저감시킴에 의해, 렌즈를 눌러 이동할 때의 마찰 부하를 저감시킨 상태에서, 렌즈(L)를 눌러 이동할 수 있도록 한다.

푸셔(4a)로 렌즈(L)를 누를 때, 누름이동 중에 렌즈(L)가 푸셔(4a)의 전진 방향에서 어긋난 방향으로 움직이는 경우가 있고, 또한 관성으로 렌즈가 불필요하게 움직여 버리는 경우도 있다. 따라서 누름이동 동작의 종료 후, 광학 계측기(3)로 렌즈(L)의 편심을 확인하여, 소정의 오차 범위(역치)내에 들어가 있으면 외주 가공을 개시하고, 들어가 있지 않을 때는, 다시 편심방향과 편심량을 계측하여 상기의 심출 동작을 반복한다.

상기와 같이 하여 렌즈의 심출이 종료하면, 상축(17)을 아래로 이동하여 홀더(1)와 패드(16)로 렌즈(L)를 유지하고, 주축 모터(12)로 주축(11)과 상축(17)을 동기(同期) 회전시켜 렌즈(L)를 심출한 광축 둘레로 회전시킨다. 그리고, 회전 숫돌(2)을 회전시켜, 렌즈의 외주 형상이 소정 형상으로 되도록 숫돌대(21)를 전진시킴에 의해, 렌즈(L)의 광축을 기준으로 한 외주 가공을 행한다.

프레스 성형 렌즈에서는, 상하의 틀(型)로 압압된 재료가 렌즈의 주연(周緣)에서 틀 사이로 밀려나와, 렌즈의 외주 형상이 뒤틀리는 경우가 있다. 렌즈를 누르기 위해서 푸셔(4a)를, 렌즈(L)를 향해 전진시킬 때, 가공 사이클을 짧게 하기 위해서, 푸셔(4a)는 렌즈에 급속 접근시킨 후, 소정의 누름이동속도로 감속하여 렌즈(L)를 누른다. 렌즈(L)의 주위에 틀 사이에서 밀려나온 재료에 의한 돌출부가 있으면, 급속 접근중에 푸셔(4a)가 그 돌출부에 맞닿아 렌즈를 크게 움직여 버릴 우려가 있다. 또한, 그 돌출부의 단부의 가장자리가 비스듬해진 부분에 푸셔(4a)가 닿아, 렌즈가 누름이동방향으로부터 벗어난 방향으로 이동할 우려가 있다. 또한, 렌즈가 외주 기준으로 홀더(1)상에 반입된 경우에는, 홀더상의 렌즈가 크게 편심될 우려도 있다.

따라서 이러한 렌즈에 대해서는, 심취 가공(본래의 외주 가공) 전에 렌즈의 외주 형상을 확인하여, 부분적인 돌출부를 제거하기 위한 거친 가공(거친 절삭)을 행함이 바람직하다. 렌즈의 외주 형상의 확인은, 렌즈 광축의 편심량과 편심방향을 계측하기 위해서 렌즈(L)를 1회전시킬 때, 카메라나 전자 마이크로미터 등의 비접촉식 내지 접촉식의 외주 계측기(7)로 렌즈의 외주 위치를 검출함으로써 확인할 수 있다.

도 4는, 홀더상에 편심해서 놓여진 렌즈의 중심(광축)(p)과, 렌즈(홀더(1))의 회전중심(a)과, 외주 계측기(7)로 계측한 회전중심(a)으로부터 렌즈 외주까지의 거리(d)와, 렌즈 중심(p)으로부터 상기 외주까지의 거리(r)의 관계를 나타낸 도면으로서, 렌즈의 편심량(E)은 오토콜리메이터(3)로 계측되기 때문에, d와 E를 이용하여 렌즈를 1회전했을 때의 각 회전각 θ의 위치에 있어서의 거리(r)를 연산에 의해 구할 수 있고, 이 r이 문턱치를 넘기는 영역에 대해서, 외주를 절제(切除)하는 거친 가공을 행해 주면 좋다.

도 5는, 이동대(41)에 예를 들면 실린더(47) 등에 의해 짧은 스트로크로 승강하는 승강대(48)를 사이에 두고 푸셔(4)와 전자 마이크로미터(7)를 탑재한 예를 나타낸 도면이다. 홀더(1)를 1회전하여 오토콜리메이터(3)로 렌즈의 광축의 편심방향과 편심량을 검출할 때, 승강대(48)를 하강하여 이동대(41)를 전진시킴에 의해, 전자 마이크로미터(7)의 검출단을 렌즈(L)의 외주에 접촉하여, 렌즈(L)의 외주 형상을 계측한다.

외주 형상을 계측하면, 렌즈(L)의 편심방향을, 푸셔(4a)로 향하게 했을 때의 렌즈 외주로부터 푸셔(4a)까지의 거리를 알 수 있으므로, 푸셔(4a)의 선단이 렌즈(L)의 외주에 접촉하는 바로 근처 위치까지, 푸셔(4a)를 급속 접근시킴에 의해, 가공 사이클을 단축할 수도 있다.

도 6은, 그 순서를 나타내는 플로우차트이다. 렌즈가 홀더(1)상에 반입되면, 홀더에 부압을 공급하여 렌즈를 흡착한다. 다음으로 승강대(48)를 하강하여 전자 마이크로미터(7)를 렌즈의 외주에 대향시킨다(도 5). 그리고 전자 마이크로미터(7)의 출력을 감시하면서 이동대(41)를 전진한다. 전자 마이크로미터(7)가 렌즈의 외주에 접촉하면 전자 마이크로미터(7)의 출력이 흔들리기 때문에, 그 접촉을 검출한 후, 이동대(41)를 설정량만큼 더 전진시켜 정지한다. 이 설정량은, 예상되는 렌즈 외주의 최대 돌출량이다.

이 상태에서, 각 회전 위치에 있어서의 전자 마이크로미터(7)의 계측치를 기억하면서 홀더(1)를 1회전시킨다. 이 회전에 의해, 홀더상에 있어서의 렌즈의 편심량과 편심방향이 오토콜리메이터(3)로 검출되기 때문에, 렌즈의 각 회전 위치에 있어서의 도 4의 치수 r을 연산하여, r이 문턱치를 넘기는 범위가 있는지를 조사한다. 그 동안에 승강대(48)를 상승시켜 푸셔(4)를 렌즈에 대향시킨다.

치수 r이 문턱치를 넘기는 영역이 있으면, 이동대(41)를 대피시키고, 상축(17)을 하강하여 렌즈를 클램프한 후, r이 문턱치를 넘기는 영역을 숫돌(2)로 향하게 하여, 숫돌대(21)의 소정 위치로의 전진과 상기 범위에서의 홀더(1)의 회동(回動)에 의한 거친 가공으로, r이 문턱치를 넘기는 영역의 돌출부를 삭제하고, 상축(17)을 상승시켜 렌즈의 클램프(clamp)를 해방한다.

다음으로, 오토콜리메이터로 검출한 편심방향을 푸셔로 향하게 하여, 상기 편심방향에 있어서의 도 4의 치수 d와 푸셔의 대기 위치로부터 푸셔 선단과 렌즈 외주까지의 거리를 연산하여, 푸셔 선단이 렌즈 외주에 접촉하기 직전의 위치까지 이동대(41)를 급속 전진시킨다. 그리고 이동대(41)의 전진속도를 저속으로 스위칭하고, 푸셔(4a)와 렌즈(L)의 맞닿음을 검출한 후, 이동대(41)를 검출한 편심량만큼 더 전진하여 렌즈의 심출을 행한다. 그리고, 이동대(41)를 대피(待避)하고, 상축을 하강하여 렌즈를 클램프한 후, 심취 가공을 개시한다.

이와 같이 하여, 렌즈의 광축 검출과 동시에 외주 계측을 행하여, 필요한 렌즈에 대해서 숫돌(2)에 의한 심취 가공 전에 상기 숫돌에 의한 렌즈 외주의 거친 가공을 행하고, 또한 렌즈에 접촉하는 바로 근처의 위치까지 푸셔(4a)의 급속 전진을 행하도록 하면, 외주 형상에 격차가 있는 렌즈군에 대한 심취 가공을 능률적이고 또한 정확하게 행할 수 있다.

이상의 순서는, 외주를 눌러 렌즈의 심출을 행하는 구조의 푸셔(4a)를 이용하여 외주에 돌출부가 있는 렌즈의 심출을 행하는 순서의 예이지만, 렌즈면에 접촉하여 심출을 행하는 구조의 푸셔(4b)를 이용하면, 외주에 돌출부가 있는 렌즈이어도, 외주 계측을 행함 없이 렌즈의 심출을 행할 수 있다. 도 7 내지 도 9는, 렌즈면에 접촉하여 렌즈를 눌러 이동하는 장치의 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 장치 주요부의 측면도, 도 8은 푸셔의 사시도, 도 9는 상면이 오목면으로 되어 있는 렌즈에 대한 푸셔(4b)의 접촉 상태를 나타낸 도면이다. 아울러, 상면이 볼록면으로 되어 있는 렌즈에 대한 푸셔(4b)의 접촉 상태는, 도 7에 상상선(想像線)으로 나타낸다.

도면의 푸셔(4b)는, 판재(54)에 하방으로 돌출하는 원통부(55)를 마련한 구조로, 원통부의 중공 구멍과 같은 형태의 관통구멍이 판재(54)에도 형성되어, 광학 계측기(3)의 광빔 및 반사광을 통과할 수 있도록 되어 있다. 푸셔(4b)는, 도 7의 좌우방향과 지면(紙面) 직각방향과의 2차원면내에서 이동하는 XY이동대(56)에 실린더(47)로 승강하는 승강대(48)를 사이에 두고 장착되어 있다.

상기와 같이 하여 광학 계측기(3)로 홀더(1)상의 렌즈(L)의 편심방향과 편심량을 계측하면, 승강대(48)를 상승하여 XY이동대(56)를 도면의 좌우방향 및 지면 직각방향으로 이동함에 의해, 푸셔(4b)의 원통부의 중심이 계측한 렌즈 광축에 일치하는 위치까지 푸셔(4b)를 이동시키고, 승강대(48)를 하강하여, 원통부(55)의 하연(下緣)을 렌즈(L)의 상면에 압접(押接)한다.

이 상태에서 XY이동대(56)를 도면의 좌우방향과 지면 직각방향과의 2차원면내에서 이동하여 푸셔(4b)의 원통부의 중심을 홀더(1)의 회전 중심까지 이동함에 의해, 렌즈(L)의 심출이 행하여지기 때문에, 그 후, 승강대(48)를 상승시키고 XY이동대(56)를 후퇴시킴에 의해, 렌즈의 심출 동작이 완료된다. 아울러, 예를 들면 푸셔의 원통부(55)를 홀더(1)보다 마찰 계수가 큰 재료로 하거나 또는 홀더(1)에 정압을 공급하여 렌즈와 홀더(1) 간의 마찰을 저감함에 의해, 렌즈 상면에 압접된 원통부(55)의 마찰력으로 홀더(1)상의 렌즈를 미끄럼 이동시킬 수 있다.

그 후, 상축(17)을 하강하여 렌즈(L)를 유지하고, 렌즈(L)를 회전하면서 숫돌(2)로 렌즈의 외주 연삭을 행함에 의해 심취를 행하지만, 숫돌(2)을 미리 설정된 위치까지 전진시킨 상태에서 렌즈를 회전시켜 거친 가공을 행하고, 그 후, 숫돌(2)의 절삭 깊이량을 작게 하여 마무리 연삭에 의해 심취를 행하도록 하면, 외주에 돌출부가 있는 렌즈에 대한 심취도 신속하게 행할 수 있다.

이상과 같이 렌즈의 렌즈면에 접촉하여 렌즈를 눌러 이동시키는 구조의 푸셔를 이용하면, 외주 형상이 어떠한 형상의 렌즈에 대해서도 정확한 심출을 행할 수 있고, 렌즈를 2차원면내에서 이동할 수 있기 때문에, 홀더를 회전하여 렌즈의 누름이동방향을 푸셔의 이동방향에 맞추는 동작이 불필요해져, 제어 순서도 간이화되고, 진출시의 푸셔의 이동도 고속으로 행할 수 있으므로, 사이클 타임도 단축시킬 수 있다.

1 : 홀더
2 : 회전 숫돌
3 : 광학 계측기
4(4a,4b) : 푸셔
6 : NC제어기
7 : 외주 계측기
31 : 광빔
32 : 투광기
33 : 반사광
35 : 수광 소자
42 : 이송나사
43 : 이송모터
48 : 승강대
56 : XY이동대
65 : 위상 제어수단
66 : 스트로크 제어수단
67 : 누름이동 제어수단
a : 회전 중심
c : 원 궤적
o : 원점
s : 수광점
L : 렌즈

Claims

연직축 둘레로 회전하는 홀더를 구비한 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 장치에 있어서, 홀더상의 렌즈 표면을 향해서 투사된 광빔의 반사광 또는 투과광을 수광하여 그 수광 위치를 출력하는 광학 계측기와, 렌즈와 접촉하는 접촉단(接觸端)을 렌즈보다 부드러운 재료로 형성한 푸셔와, 이 푸셔를 홀더의 회전 중심으로 향하여 이동시키는 이송장치와, NC제어기를 구비하고, 상기 NC제어기는, 상기 광학 계측기의 계측치에 기초하여 푸셔를 홀더의 회전 중심으로 향해 이동시키는 스트로크 제어수단을 구비하는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 푸셔가 1차원 방향의 진출 동작에 의해 렌즈를 눌러 이동시키는 푸셔로서, 상기 NC제어기가, 상기 광학 계측기의 계측치에 기초하여 렌즈의 편심방향을 푸셔의 이동방향으로 향하도록 홀더를 회전시키는 위상 제어수단을 구비하는, 렌즈의 심출 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 홀더의 회전 중심으로부터 상기 홀더상의 렌즈의 외주까지의 거리를 계측하는 외주 계측기를 구비하는, 렌즈의 심출 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 푸셔가 2차원면내의 이동 동작에 의해 렌즈를 눌러 이동시키는 푸셔인, 렌즈의 심출 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 NC제어기는, 푸셔의 렌즈 누름이동동작을 제어하는 누름이동 제어수단을 구비하고, 상기 누름이동 제어수단은, 스텝 이송 및 진동 이송을 포함하는 복수의 누름이동 동작으로부터 선택된 누름이동 동작으로 푸셔를 이동시키는 심출 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 계측기가, 홀더의 상방으로부터 투사한 광빔을 렌즈 표면에서 광점으로 하여 반사시키고, 그 반사광을 2차원 수광면상에 결상시켜, 그 결상 위치에서 투사광에 대한 반사광의 편심방향 및 편심량을 검출하는 심출 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 심출 장치를 렌즈 심취기에 장착하고, 홀더에 렌즈를 탑재한 상태에서 홀더를 회전시킴에 의해 광학 계측기의 수광면상에 원 궤적을 그리게 하며, 그 원 궤적의 중심과 홀더를 정지했을 때의 수광점의 위치로부터 렌즈의 편심방향을 계측하여, 그 원 궤적의 직경으로부터 렌즈의 편심량을 계측하고, 그 계측치에 기초하여 이동하는 푸셔로 렌즈를 눌러 이동시켜 홀더상에서의 렌즈의 심출을 하는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 심출 장치를 렌즈 심취기에 장착하고, 홀더에 렌즈를 탑재하여, 광학 계측기로 홀더상의 렌즈의 편심방향과 편심량을 계측한 후, 홀더를 편심방향으로 회전시키고, 이어서 상기 계측한 편심량만큼 푸셔를 렌즈로 향해 진출시켜 렌즈를 눌러 이동할 때, 광학 계측기로 수광점을 감시하여, 수광면상에서 광점이 움직이기 시작한 시점에서 푸셔와 렌즈가 접촉한 것으로 해서, 그 시점 이후의 푸셔의 이동량이 계측된 편심량으로 되도록 푸셔의 스트로크를 제어하는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 심출 장치를 렌즈 심취기에 장착하고, 홀더에 렌즈를 탑재하여, 광학 계측기로 홀더상의 렌즈의 편심방향을 계측하며, 상기 편심방향으로 푸셔로 렌즈를 눌러 이동시킬 때, 광학 계측기로 수광점을 감시하여, 수광면상의 수광점이 수광면상의 홀더의 회전 중심에 일치했을 때에 푸셔의 이동을 정지시키는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 방법.
제 3 항에 기재된 심출 장치를 렌즈 심취기에 장착하고, 홀더에 렌즈를 탑재하며, 광학 계측기로 홀더상의 렌즈의 편심방향과 편심량을 계측하는 동시에 외주 계측기로 홀더의 축심으로부터 렌즈 외주까지의 거리를 계측하여, 미리 설정한 문턱치를 넘는 거리가 계측되었을 때 렌즈 외주의 거친 가공을 행하고, 그 후 홀더를 상기 광학 계측기로 계측된 편심방향으로 회전하며, 이어서 푸셔를 렌즈를 향해 진출시켜 렌즈를 눌러 이동시키는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 방법.
제 4 항에 기재된 심출 장치를 렌즈 심취기에 장착하고, 홀더에 렌즈를 탑재하며, 광학 계측기로 홀더상의 렌즈의 편심방향과 편심량을 계측하여, 홀더의 회전 중심으로부터 상기 계측한 편심 위치로 이동한 푸셔를 렌즈에 접촉시키며, 이어서 푸셔를 홀더의 회전 중심으로 이동시키는, 렌즈 심취기에서의 렌즈의 심출 방법.