JP2020069606A - Holding method, processing method, and holding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、保持方法、加工方法及び保持装置に関する。 The present invention relates to a holding method, a processing method, and a holding device.
薄型の光学素子を加工する際に、かかる光学素子、即ち、被保持物を、アロイなどの接着剤を用いてヤトイに接着して固定する技術が提案されている(特許文献1参照)。但し、特許文献1に開示された技術は、被保持物に対して高精度な加工が要求される場合、被保持物とヤトイとの接着面の形状精度や接着剤の厚さを厳重に管理しなければならないため、その実現が非常に困難である。 A technique has been proposed in which, when processing a thin optical element, such an optical element, that is, an object to be held, is fixed to a toy by using an adhesive such as an alloy (see Patent Document 1). However, the technique disclosed in Patent Document 1 strictly manages the shape accuracy of the bonding surface between the object to be held and the toy and the thickness of the adhesive when high-precision processing is required for the object to be held. Must be done, which is very difficult to achieve.
また、被保持物は、自身からは接着時の自重による変形や接着面や接着面の形状誤差の影響を、ヤトイからは接着面の形状誤差の影響を、接着剤からは厚さむらの影響を受けるため、歪んだ状態でヤトイに接着(固定)される。被保持物が歪んだ状態でヤトイに接着されると、被保持物に対して高精度な加工を行ったとしても、加工後に被保持物をヤトイから剥がす際に接着時の歪みが復元してしまう。 In addition, the held object itself is affected by deformation due to its own weight at the time of bonding and the shape error of the bonding surface and the bonding surface, from the yatoi the shape error of the bonding surface, and from the adhesive the uneven thickness. Therefore, it is bonded (fixed) to the yatoi in a distorted state. If the object to be held is adhered to the yatoi in a distorted state, even if highly precise processing is performed on the object to be held, the distortion during adhesion will be restored when the object to be held is peeled from the toy after processing. I will end up.
そこで、被保持物をヤトイに接着する際の歪みを低減するための技術も提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に開示された技術では、ヤトイの表面に可撓性のチューブを配置し、かかるチューブの内部にエポキシ樹脂を満たした状態で被保持物を載置して、被保持物の形状に倣った形状でエポキシ樹脂を硬化させる。更に、特許文献2に開示された技術では、上述したチューブと並行して気体を通したチューブを配置し、かかるチューブの内部の気圧を適宜制御している。
Therefore, there has been proposed a technique for reducing the distortion when the object to be held is bonded to the toy (see Patent Document 2). According to the technique disclosed in
しかしながら、特許文献2に開示された技術では、チューブ間の保持がなされず、かかる部分で被保持物の形状が歪んでしまうため、被保持物の変形が十分に抑制されているとはいえない。更に、特許文献2に開示された技術では、チューブがヤトイに固定されていないため、被保持物の加工時に必要な保持力が不足することが容易に想定される。
However, in the technique disclosed in
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被保持物を変形させずに保持するのに有利な保持方法を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the conventional art, and an exemplary object of the present invention is to provide a holding method advantageous for holding an object to be held without deforming it.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持方法は、ヤトイを用いて被保持物を保持する保持方法であって、前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第1工程と、前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第1面とは反対側の第2面に荷重をかける第2工程と、前記被保持物の前記第2面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第3工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a holding method as one aspect of the present invention is a holding method for holding an object to be held by using a toy, and a holding method for holding the object to be held on the holding surface of the toy. A first step of disposing the object to be held via an adhesive, and a step on the opposite side of the first surface of the object to be held, which is opposed to the holding surface of the yatoi, before curing the adhesive. A second step of applying a load to the two surfaces, and a third step of curing the adhesive while applying a load to the second surface of the held object to bond the held object to the holding surface, It is characterized by having.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will be made clear by the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、被保持物を変形させずに保持するのに有利な保持方法を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a holding method that is advantageous for holding an object to be held without deforming it.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate description will be omitted.
図1は、本発明の一側面としての保持方法を説明するための図である。かかる保持方法は、ヤトイ1を用いて被保持物(被加工物)を保持する方法であって、本実施形態では、被保持物や被加工物として薄型の光学素子、具体的には、ミラー3を保持する。 FIG. 1 is a diagram for explaining a holding method according to one aspect of the present invention. This holding method is a method of holding an object to be held (object to be processed) using the toy 1, and in the present embodiment, a thin optical element as the object to be held or the object to be processed, specifically, a mirror. Holds 3.
ヤトイ1は、被保持物(被加工物)に対して高精度な加工、例えば、研磨を行う際に、被保持物を保持するための治具であって、ミラー3を保持する保持面1aを含む。ミラー3は、本実施形態では、第1面3aと、第1面3aとは反対側の第2面3bとを含み、第1面3aは、凸面を含む裏面を形成し、第2面3bは、凹面形状を有する(凹面を含む)反射面を形成する。このように、第1面3a及び第2面3bは、所謂、メニスカス形状を形成する。ミラー3は、例えば、液晶露光装置に用いられるミラーや天体望遠鏡に用いされる主鏡などを含む。
The toy 1 is a jig for holding an object to be held (high-precision machining, for example, polishing) on an object to be held (object to be processed), and is a
本実施形態における保持方法は、図1に示すように、ヤトイ1とミラー3との間、詳細には、ヤトイ1の保持面1aとミラー3の第1面3aとの間に接着剤2を充填する。次いで、接着剤2を硬化させる前に、ヤトイ1の保持面1aと対向するミラー3の第1面3aとは反対側の第2面3bに荷重4をかける(載荷する)。この際、接着剤2からミラー3に作用する浮力と、ミラー3の重量とに基づいて、荷重4の大きさを決定し、かかる大きさでミラー3の第2面3bに荷重4をかける。具体的には、荷重4の大きさとミラー3の重量との和が接着剤2からミラー3に作用する浮力と等しくなるように荷重4の大きさを調整(決定)する。そして、ミラー3の第2面3bに荷重4をかけた状態で接着剤2を硬化させて、ヤトイ1の保持面1aにミラー3を接着させる。
As shown in FIG. 1, the holding method according to the present embodiment uses an
本実施形態の保持方法によれば、ヤトイ1がミラー3を略無重力で保持した状態で接着剤2を硬化させることができる。これにより、ミラー3をヤトイ1に接着(固定)する際における、ミラー3の自重による変形の影響、ヤトイ1及びミラー3の形状誤差の影響、接着剤2の厚さむらの影響を抑制することができる。従って、本実施形態の保持方法は、ミラー3を変形させることなく、ヤトイ1で保持することができる。
According to the holding method of the present embodiment, the
ここで、接着剤2は、ヤトイ1とミラー3とを結合する機能を有していればよい。接着剤2としては、例えば、石膏(硫酸カルシウム)が好適である。石膏は、硬化膨張率が低いため、接着時の変形を抑える点で有利である。更に、石膏は、入手性やコストの点でも有利である。また、接着剤2として、樹脂又は低融点金属を用いてもよい。樹脂や低融点金属は、硬化時間が短い、或いは、剥離しやすいという特徴を有しているため、リードタイムの短縮の点で有利である。
Here, the
荷重4は、接着剤2の領域にわたって、即ち、ミラー3の第2面3bのうち、ミラー3の第1面3aと接着剤2とが接触している領域が第2面3bに投影された領域に均一にかけることが好ましい。本実施形態では、ミラー3の第2面上に液体を張ることで荷重4をかける。かかる液体としては、例えば、ポリタングステン酸ナトリウム水溶液が好適である。ポリタングステン酸ナトリウム水溶液は、溶解性が良好であるため、比重を高くすることが可能であり、且つ、濃度調整が容易である点で有利である。更に、ポリタングステン酸ナトリウム水溶液は、人体に無毒である点や再利用性が高い点でも有利である。
The
また、ミラー3の第2面上に、粉末、或いは、10mm程度の小径の金属粒又は樹脂粒を配置することで荷重4をかけてもよい。金属粒又は樹脂粒は、荷重4を取り除く際に、回収が容易である点で有利である。
Further, the
ヤトイ1の保持面1aは、ミラー3の第1面3aの凸面形状に対応して、凹面形状を有する(凹面を含む)。ヤトイ1の保持面1aの凹面形状は、本実施形態では、ミラー3の第1面3aの凸面の曲率と等しい曲率を有する。これにより、接着剤2の厚さを均一化し、接着剤2の硬化時の膨張や収縮によるミラー3の変形への影響を均一化することが可能となる。
The
本実施形態の保持方法は、例えば、被加工物(被保持物)であるミラー3を加工する加工方法に適用される。かかる加工方法では、接着剤2を硬化させた後に、ミラー3の第2面3bにかけている荷重4を取り除く(除荷する)。そして、ヤトイ1に保持されたミラー3の第2面3bに対して、研削加工や研磨加工などの加工を行う。ミラー3の第2面3bを加工した後、ヤトイ1からミラー3を剥離する。例えば、ミラー3の第2面3bを吸着(保持)しながら、接着剤2にくさびを入れることで、ヤトイ1からミラー3を容易に剥離することができる。このような加工方法によれば、ヤトイ1からミラー3を剥離する際に接着時の変形(歪み)が復元することがないため、ミラー3を高精度に加工することができる。
The holding method of the present embodiment is applied to, for example, a processing method for processing the
図2(a)乃至図2(e)を参照して、本実施形態の保持方法及び加工方法、即ち、ヤトイ1にミラー3を接着(固定)してミラー3を加工する手順について具体的に説明する。
With reference to FIGS. 2A to 2E, a holding method and a processing method according to the present embodiment, that is, a procedure for processing the
まず、図2(a)に示すように、作業定盤(不図示)の上にヤトイ1を配置する。次いで、図2(b)に示すように、ヤトイ1の保持面1aに接着剤2を供給(塗布)する。次に、図2(c)に示すように、ヤトイ1の保持面1aに供給された接着剤2の上に、ミラー運搬工具(不図示)を用いてミラー3を載置する。このように、ヤトイ1の保持面1の上に、接着剤2を介して、ミラー3を配置する(第1工程)。
First, as shown in FIG. 2A, the toy 1 is placed on a work surface plate (not shown). Next, as shown in FIG. 2B, the adhesive 2 is supplied (applied) to the holding
次いで、図2(d)に示すように、接着剤2を硬化させる前に、荷重投入工具(不図示)を用いて、ヤトイ1の保持面1aと対向するミラー3の第1面3aとは反対側の第2面3bに荷重4をかける(第2工程)。そして、ミラー3の第2面3bに荷重4をかけた状態を維持しながら接着剤2が硬化するまで待機する。このように、ミラー3の第2面3bに荷重4をかけた状態で接着剤2を硬化させてヤトイ1の保持面1aにミラー3を接着させる(第3工程)。
Then, as shown in FIG. 2 (d), before the adhesive 2 is cured, a holding
次に、図2(e)に示すように、接着剤2を硬化させた後に、荷重排出工具(不図示)を用いて、ミラー3の第2面3bにかけている荷重4を取り除く(第4工程)。そして、ヤトイ1に保持(固定)されたミラー3の第2面3bを加工(切削加工や研磨加工など)する(第5工程)。
Next, as shown in FIG. 2E, after the adhesive 2 is cured, the
このような手順でミラー3を保持及び加工することで、上述したように、ミラー3を変形させることなく保持することができ、且つ、ミラー3を高精度に加工することができる。
By holding and processing the
図3を参照して、接着剤2を硬化させる前にミラー3の第2面3bにかける荷重4の大きさを決定する方法について説明する。ミラー3の第1面3aの側のある点30において、接着剤2からミラー3にかかる圧力(静水圧)Pは、接着剤2の密度ρ2、重力加速度g、点30から接着剤2の液面までの距離h2を用いて、以下の式(1)で表すことができる。
A method for determining the magnitude of the
P=ρ2×g×h2 ・・・(1)
更に、ミラー3の第1面3aの全面が接着剤2から受ける浮力Fは、ミラー3の第1面3aの各点の圧力(静水圧)Pの総和であるため、以下の式(2)で表すことができる。
P = ρ 2 × g × h 2 (1)
Further, the buoyancy F received by the adhesive 2 on the entire
F=ΣP ・・・(2)
式(2)に示す浮力Fが、ミラー3の重量M3gと、荷重4の大きさM4gとの和と等しくなるように、具体的には、以下の式(3)を満たすように、荷重4の大きさM4gを決定する。
F = ΣP (2)
The buoyancy F shown in the equation (2) is equal to the sum of the weight M 3g of the mirror 3 and the magnitude M 4g of the
F=M3g+M4g ・・・(3)
更に、ミラー3の第1面3aの側の微小面積をdsとすると、微小面積dsが接着剤2から受ける圧力(静水圧)は、微小面積dsを鉛直方向に延ばすことで形成される円筒50に含まれるミラー3と荷重4の重量との和との間に釣り合いの式が成り立つ。ミラー3の密度をρ3、円筒50に含まれるミラー3の鉛直方向の長さをh3とし、荷重4の密度をρ4、円筒に含まれる荷重4の鉛直方向の長さをh4とすると、釣り合いの式は、以下の式(4)で表される。
F = M 3g + M 4g (3)
Further, when the minute area on the
P×ds={(ρ3×g×h3)+(ρ4×g×h4)}×ds ・・・(4)
式(4)がミラー3の第1面3aの側の全面で成り立てば、無重力状態で変形を抑えたミラー3の保持を実現することができる。式(4)の両辺をdsで除し、式(1)を代入すると、以下の式(5)が得られ、これが無重力状態で変形を抑えたミラー3の保持を実現する条件となる。
P × ds = {(ρ 3 × g × h 3 ) + (ρ 4 × g × h 4 )} × ds (4)
If the formula (4) is satisfied on the entire surface of the
ρ2×g×h2=(ρ3×g×h3)+(ρ4×g×h4) ・・・(5)
なお、図4に示すように、上述した保持方法を行う保持装置HAも本発明の一側面を構成する。保持装置HAは、ヤトイ1と、ヤトイ1の保持面1aに接着剤2を供給する供給部SUと、ヤトイ1の保持面1aに供給された接着剤2の上にミラー3を載置するミラー運搬工具CTと、ミラー3の第2面3bに荷重4をかける荷重投入工具LITとを有する。また、保持装置HAは、ミラー3の第2面3bにかけている荷重4を取り除く荷重排出工具LETと、保持装置HAの各部を統括的に制御してミラー3をヤトイ1に保持させる処理、即ち、上述した保持方法の各工程を行う処理部PUとを有する。
ρ 2 × g × h 2 = (ρ 3 × g × h 3 ) + (ρ 4 × g × h 4 ) ... (5)
Note that, as shown in FIG. 4, the holding device HA that performs the above-described holding method also constitutes one aspect of the present invention. The holding device HA includes a toy 1, a supply unit SU that supplies the adhesive 2 to the holding
処理部PUは、供給部SU及びミラー運搬工具CTを制御して、ヤトイ1の保持面1aの上に、接着剤2を介して、ミラー3を配置する工程を行う第1処理部PU1を含む。また、処理部PUは、荷重投入工具LITを制御して、接着剤2を硬化させる前に、ミラー3の第2面3bに荷重4をかける工程を行う第2処理部PU2を含む。更に、処理部PUは、荷重投入工具LITを制御して、ミラー3の第2面3bに荷重4をかけた状態で接着剤2を硬化させてヤトイ1の保持面1aにミラー3を接着させる処理を行う第3処理部PU3を含む。更に、処理部PUは、荷重排出工具LETを制御して、接着剤2を硬化させた後に、ミラー3の第2面3bにかけている荷重4を取り除く工程を行う第4処理部PU4を含む。
The processing unit PU includes a first processing unit PU1 that controls the supply unit SU and the mirror carrying tool CT to perform a step of disposing the
本実施形態の保持装置HAによれば、ミラー3を変形させることなく、ヤトイ1で保持することができる。
According to the holding device HA of this embodiment, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
1:ヤトイ 2:接着剤 3:ミラー 4:荷重 1: Yatoi 2: Adhesive 3: Mirror 4: Load
Claims (12)
前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第1工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第1面とは反対側の第2面に荷重をかける第2工程と、
前記被保持物の前記第2面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第3工程と、
を有することを特徴とする保持方法。 A holding method for holding an object to be held using a toy,
A first step of arranging the held object on the holding surface of the toy holding the held object via an adhesive;
A second step of applying a load to a second surface of the held object, which is opposite to the first surface of the held object, before the adhesive is cured;
A third step of curing the adhesive while applying a load to the second surface of the held object to bond the held object to the holding surface;
A holding method comprising:
前記第2面は、凹面を含むことを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の保持方法。 The first surface includes a convex surface,
The holding method according to claim 1, wherein the second surface includes a concave surface.
前記保持面の前記凹面は、前記第1面の前記凸面の曲率と等しい曲率を有することを特徴とする請求項9に記載の保持方法。 The holding surface includes a concave surface,
The holding method according to claim 9, wherein the concave surface of the holding surface has a curvature equal to the curvature of the convex surface of the first surface.
前記被加工物を保持するヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被加工物を配置する第1工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被加工物の第1面とは反対側の第2面に荷重をかける第2工程と、
前記被加工物の前記第2面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被加工物を接着させる第3工程と、
前記接着剤を硬化させた後に、前記被加工物の前記第2面にかけている荷重を取り除く第4工程と、
前記ヤトイに保持された前記被加工物の前記第2面を加工する第5工程と、
を有することを特徴とする加工方法。 A processing method for processing a workpiece,
A first step of arranging the work piece on a holding surface of a toy holding the work piece via an adhesive;
A second step of applying a load to a second surface of the workpiece opposite to the holding surface of the toy, which is opposite to the first surface, before the adhesive is cured;
A third step of curing the adhesive while applying a load to the second surface of the workpiece to bond the workpiece to the holding surface;
A fourth step of removing the load applied to the second surface of the workpiece after curing the adhesive;
A fifth step of processing the second surface of the workpiece held by the yatto,
A processing method comprising:
前記被保持物を保持するヤトイと、
前記被保持物を前記ヤトイに保持させる処理を行う処理部と、
を有し、
前記処理部は、
前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第1工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第1面とは反対側の第2面に荷重をかける第2工程と、
前記被保持物の前記第2面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第3工程と、
を行うことを特徴とする保持装置。 A holding device for holding an object to be held,
A toy holding the object to be held,
A processing unit that performs a process of holding the held object in the yatto,
Have
The processing unit is
A first step of arranging the held object on the holding surface of the toy holding the held object via an adhesive;
A second step of applying a load to a second surface of the held object, which is opposite to the first surface of the held object, before the adhesive is cured;
A third step of curing the adhesive while applying a load to the second surface of the held object to bond the held object to the holding surface;
A holding device characterized by performing.
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