JP2012121122A - 粗面加工システム及び粗面加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の粗面を極めて効率良く加工することができる粗面加工システム及び粗面加工方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力部と、ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理部と、粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成部と、モータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算部と、モータ入力データによって駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータと、を備えたことを特徴とする粗面加工システムである。
【選択図】図４

Description

本発明は、金型等の表面加工において、粗面を形成することができる粗面加工システム及び粗面加工方法に関する。

カメラレンズモジュールは、高倍率化、小型軽量化、高解像度化を目指して開発されている。特に、デジタルカメラのカメラレンズモジュールにおいては、非球面レンズ、低分散ガラス、回折光学素子などの素子が続々と開発され、レンズ反射率の低減、ブレ補正手法の開発など、ＣＣＤ対応が図られて、高分解能も実現されている。

最新の性能を有する超精密加工機では、１００ｎｍＰＶ以下の形状精度、１ｎｍＲａ以下の面粗さが達成できる。

高性能レンズモジュールを製造するためには、光学的観点から「ゴースト」及び「ブレア」が考慮される必要があるし、量産性の観点から「離型性」が考慮される必要がある。

「ゴースト」及び「ブレア」については、複雑光学系＋高画素ＣＣＤという構成において発生しやすく、致命的欠陥として考慮される。基本的には、光学系内部での迷光が発生原因であるが、光波長領域として認識されるサブミクロンオーダでの均質な工具軌跡の存在が、少なからず影響を与えれていると考えられている。

そこで、そのような工具軌跡を除去するべく、微細ブラストやレーザによる追加加工を行うことが検討されてきた。しかしながら、そのような追加加工は、すでに高精度加工が終了しているレンズ部への悪影響の懸念があった。

また、ＦＴＳのような高速揺動装置を利用することも検討されてきた。しかしながら、ＦＴＳではナノメートルオーダの精度を得ることが困難であり、かつ、コストも高いという問題があった。

一方、「離型性」については、特に高傾斜複雑形状を有するレンズ部品の成形時に問題となる。レンズ部品は、小型の高精度部品であるため、離型剤だけでは離型性能が十分でない場合がある。離型性能が十分でないと、量産性を低下させるたけでなく、精密加工後の金型表面に損傷を与えてしまう可能性もある。十分な離型性能を維持するために、従来は、成形条件（加工条件）を調整することで対応しているが、好適な成形条件を求めるためのテストに要する時間と手間が負担となっている。また、好適な成形条件が発見できない場合には、レンズ部品の設計変更を余儀なくされる。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、レンズ部品の加工の際に、サブミクロンオーダでの均質な工具軌跡が残ることなく十分な離型性能を提供できるような金型の加工システム及び加工方法を提供することにある。より広くは、本発明の目的は、所望の粗面を極めて効率良く加工することができる粗面加工システム及び粗面加工方法を提供することにある。

本発明は、主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力部と、ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理部と、粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成部と、モータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算部と、モータ入力データによって駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータと、を備えたことを特徴とする粗面加工システムである。

本発明によれば、主形状加工用のＮＣデータとは別個に粗面加工用データを生成するため、主形状加工用のＮＣデータを生成するためのＮＣプログラムの仕様に拘束されることなく、粗面加工用データを生成することができる。

好ましくは、モータの位置（回転位置）を検出する位置検出器と、モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御を行う制御系と、を更に備える。これにより、粗面加工用データが加算されない場合（モータ指令データ＝モータ入力データとなる）において、非粗面の精密加工を実現することができる。また、粗面加工用データが加算される場合（モータ指令データ＋粗面加工用データ＝モータ入力データとなる）において、所望の均質な粗面を実現（加工）することができる。

具体的には、例えば粗面加工用データは、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデジタルパルス列データである。ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、フィードバック制御が適用される場合においても、粗面形成加工を継続することができる。また、この場合、形成するべき粗面の仕様に対応するべく、前記周期は、設定変更可能であることが好ましい。またパルスの大きさ（振幅）についても、設定変更可能であることが好ましい。

なお、ＮＣ装置は、ＮＣ装置メーカーが製造しているため、本件発明者らは、本件発明を実施するにあたり、粗面加工用データ生成部をシーケンサとして構成した。すなわち、ＮＣデータ入力部と分配処理部とが、ＮＣ装置として構成され、粗面加工用データ生成部とデータ加算部とが、シーケンサとして構成された。しかしながら、ＮＣ装置メーカーの協力が得られれば、ＮＣデータ入力部と分配処理部と粗面加工用データ生成部とデータ加算部とを一体のＮＣ装置として構成することも可能である。

あるいは、本発明は、主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力工程と、ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理工程と、粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成工程と、モータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算工程と、モータ入力データによってモータが駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータ駆動工程と、を備えたことを特徴とする粗面加工方法である。

本発明によれば、主形状加工用のＮＣデータとは別個に粗面加工用データを生成するため、主形状加工用のＮＣデータを生成するためのＮＣプログラムの仕様に拘束されることなく、粗面加工用データを生成することができる。

好ましくは、モータの位置を検出する位置検出工程と、モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御を行うフィードバック制御工程と、を更に備える。これにより、粗面加工用データが加算されない場合（モータ指令データ＝モータ入力データとなる）において、非粗面の精密加工を実現することができる。また、粗面加工用データが加算される場合（モータ指令データ＋粗面加工用データ＝モータ入力データとなる）において、所望の均質な粗面を実現（加工）することができる。

本発明によれば、主形状加工用のＮＣデータとは別個に粗面加工用データを生成するため、主形状加工用のＮＣデータを生成するためのＮＣプログラムの仕様に拘束されることなく、粗面加工用データを生成することができる。

本発明の一実施の形態の粗面加工システムの概略ブロック図である。 金型の構成例を示す断面図である。 粗面加工用データの一例を示す図である。 図１の粗面加工システムの制御フロー図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の粗面加工システムの概略ブロック図である。この粗面加工システム１０は、ＮＣ装置２０と、シーケンサ３０と、を備えている。

ＮＣ装置２０は、主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力部２１と、ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理部２２と、後述するモータ入力データによって駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータ（スピンドルモータ：Ｃ軸）２３と、を有している。

本実施の形態においては、ＮＣ装置２０は、更に、モータ２３の位置を検出する位置検出器２４と、モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御を行う制御系２５と、を有している。

一方、シーケンサ３０は、粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成部３１と、ＮＣ装置２０の分配処理部２２からピックアップされるモータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算部３２と、を有している。

本実施の形態においては、粗面加工用データは、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデジタルパルス列データである（図３参照）。そして、当該周期は、予め入力されるプログラムに応じて、設定変更可能となっている。例えば当該周期は、４ｍｓｅｃまたは８ｍｓｅｃである。さらに、パルスの大きさ（振幅）についても、予め入力されるプログラムに応じて、設定変更可能となっている。

本実施の形態では、粗面加工用データには、主形状加工用のＮＣデータによる加工領域のどの領域に付与されるのかの情報（粗面加工領域を特定する情報）も、含まれている。例えば、図２に示すような金型を加工する場合、非球面部とガイド部とを加工する際には粗面加工用データは生成（ないし加算）されず、粗面部を加工する際にのみ粗面加工用データが生成（ないし加算）されるが、そのような加工範囲の情報（座標情報：例えば粗面加工の開始座標と終了座標）も本実施の形態の粗面加工用データには含まれている。

以上に説明した粗面加工システム１０を用いて行われる本実施の形態の粗面加工方法を、図４を参照しながら説明する。

まず、ＮＣ装置２０のＮＣデータ入力部２１において、主形状加工用のＮＣデータが入力される（ＮＣデータ入力工程）。次に、分配処理部２２において、当該ＮＣデータが分配処理されて、モータ指令データが生成される（分配処理工程）。

一方、シーケンサ３０の粗面加工用データ生成部３１において、粗面加工用データが生成される（粗面加工用データ生成工程）。そして、ＮＣ装置２０の分配処理部２２からピックアップされるモータ指令データと粗面加工用データとが、データ加算部３２において加算され、モータ入力データが生成される（データ加算工程）。

そして、モータ入力データによってモータが駆動され、ワークと工具とが相対的に移動され（モータ駆動工程）、所望の加工工程が実施される。

また、モータの位置が検出され（位置検出工程）、モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御が行われる（フィードバック制御工程）。

以上のような本実施の形態によれば、主形状加工用のＮＣデータとは別個に粗面加工用データが生成されるため、主形状加工用のＮＣデータを生成するためのＮＣプログラムの仕様に拘束されることなく、所望の粗面加工用データを生成することができる。

また、モータの位置に基づくフィードバック制御が行われることにより、粗面加工用データが加算されない場合（モータ指令データ＝モータ入力データとなる）において、非粗面の精密加工を実現することができ、また、粗面加工用データが加算される場合（モータ指令データ＋粗面加工用データ＝モータ入力データとなる）において、所望の均質な粗面を実現（加工）することができる。

また、本実施の形態によれば、粗面加工用データに粗面加工領域を特定する情報が含まれていて、主形状加工用のＮＣデータによる加工工程を妨げることなく、当該加工工程の一部として一体的に（一連に）粗面加工を施すことができるため、加工効率が極めて高い。また、工具交換の必要もなく、その点でも加工効率が高い。

以上のように、本実施の形態によれば、所望の粗面を極めて効率良く加工することができる粗面加工システム及び粗面加工方法を提供することができる。特に、本実施の形態によれば、レンズ部品の加工の際にサブミクロンオーダでの均質な工具軌跡が残ることなく十分な離型性能を提供できるような金型を、極めて効率良く加工することができる。

１０ 粗面加工システム
２０ ＮＣ装置
２１ ＮＣデータ入力部
２２ 分配処理部
２３ モータ
２４ 位置検出部
２５ フィードバック制御系
３０ シーケンサ
３１ 粗面加工用データ生成部
３２ データ加算部

Claims (8)

1. 主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力部と、
   ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理部と、
   粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成部と、
   モータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算部と、
   モータ入力データによって駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータと、
   を備えたことを特徴とする粗面加工システム。
2. モータの位置を検出する位置検出器と、
   モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御を行う制御系と、
   を更に備えたことを特徴する請求項１に記載の粗面加工システム。
3. 粗面加工用データは、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデジタルパルス列データである
   ことを特徴する請求項１または２に記載の粗面加工システム。
4. 前記周期は、設定変更可能である
   ことを特徴する請求項３に記載の粗面加工システム。
5. ＮＣデータ入力部と分配処理部とは、ＮＣ装置として構成され、
   粗面加工用データ生成部とデータ加算部とは、シーケンサとして構成されている
   ことを特徴する請求項１乃至４のいずれかに記載の粗面加工システム。
6. ＮＣデータ入力部と分配処理部と粗面加工用データ生成部とデータ加算部とは、ＮＣ装置として構成されている
   ことを特徴する請求項１乃至４のいずれかに記載の粗面加工システム。
7. 主形状加工用のＮＣデータが入力されるＮＣデータ入力工程と、
   ＮＣデータが分配処理されてモータ指令データが生成される分配処理工程と、
   粗面加工用データが生成される粗面加工用データ生成工程と、
   モータ指令データに粗面加工用データが加算されてモータ入力データが生成されるデータ加算工程と、
   モータ入力データによってモータが駆動されてワークと工具とを相対的に移動させるモータ駆動工程と、
   を備えたことを特徴とする粗面加工方法。
8. モータの位置を検出する位置検出工程と、
   モータ入力データに対して、モータの位置に基づくフィードバック制御を行うフィードバック制御工程と、
   を更に備えたことを特徴する請求項７に記載の粗面加工方法。

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