JP4566840B2

JP4566840B2 - 反射鏡の穿孔方法

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Publication number: JP4566840B2
Application number: JP2005191734A
Authority: JP
Inventors: 俊久松田
Original assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP2007007777A

Description

本発明は、例えばガラス、セラミックスなどの脆性材料に貫通孔を形成する方法に係り、特に光源の構成部品として用いられる椀形状の反射鏡に対して穿孔を行う反射鏡の穿孔方法に関する。

従来、液晶プロジェクタ（以下「プロジェクタ」と称する）などに用いられる光源は、初期には、硼珪酸ガラスなどを材料とした耐熱ガラス製の反射鏡とハロゲンランプとを組合せた構造のものが用いられていたが、光色がより白色に近いこと、投射画像の明るさ、ランプ寿命などの点で優れるＨＩＤランプ（放電灯）に置き換わってきている。

また、このようなプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤドライブなどの映像関連機器の普及に伴ってプレゼンテーションなどで利用される業務用から一般家庭用に至るまで用途が拡大している。このため、プロジェクタ自体の小型化が進む一方で、ランプの出力を落とさず明るさを損なわないニーズが拡大している。

したがって、以前のプロジェクタでは、例えば、反射鏡の直径が９０〜１００ｍｍ、ランプの出力が１００〜１２０Ｗ、昇温されるガラス面の最高温度が４００〜４５０℃程度のものなどが使用されていたが、最近のプロジェクタでは、例えば、反射鏡の直径が５０〜６５ｍｍ、ランプの出力が１２０〜３００Ｗ、昇温されるガラス面の最高温度が４５０〜５５０℃にもなるものが利用されている。このため、プロジェクタの光源用の反射鏡には、耐熱性に優れていて温度上昇に対する形状変化の小さいガラス又は結晶化ガラスなどを構成材料とした反射鏡が使用されている。具体的には、上記した硼珪酸ガラスなどを材料とした耐熱ガラス製の反射鏡の他、熱膨張係数の低い結晶化ガラス製の反射鏡も利用されている。

ところで、光源用の反射鏡には、通常、反射面の頂部（最奥部）に、光源ランプの固定（又はその導線の挿入）に用いられる開孔部を設けることが必要になる。このため、反射鏡では、プレス成形時に反射面の裏面側に反射鏡の光軸に沿って突出するネック部を形成しておき、このネック部の閉塞端部を反射鏡の光軸に直交する面で切断するか、又はコアドリル若しくはパンチングなどで孔あけ加工を施すことなどで開孔部が形成されている。

また、両端に電極を有する放電灯を光源としたものでは、反射鏡の光軸に沿って両電極を配設した場合、一方の電極を反射鏡のネック部内に配置しても、他方の電極に接続するリードを反射鏡の前面の開口部側から取り回す必要があり、反射鏡の反射面にリードを通して固定するための貫通孔（端子孔：直径２〜３ｍｍ）が設けられた構造のものがある。

ここで、反射鏡の反射面に上記した開孔部として貫通孔を穿孔するために、例えば図９ａ、図９ｂに示す手法が採用されている。
すなわち、この穿孔方法は、精密ボール盤を使用し、図９ｂに示すように、椀形状の反射鏡７３の光軸を通る垂直断面において被加工部（孔開け部）の外面の接線がほぼ水平となるように（被加工部の外側の接平面がほぼ水平方向に沿って配置されるように）、反射鏡７３を保持する専用の固定治具７２に反射鏡７３を固定し、ドリル７５を垂直に下降させて、椀形状の反射鏡７３の外面側から内面側に貫通する貫通孔を形成するものである。しかしながら、このように、反射鏡７３の片面側から貫通孔を形成する方法では、反射鏡７３に対しドリル７５を貫通させる際に、貫通孔における反射鏡７３内側の開口端の周縁部に、高い確率でチッピング（欠け）が生じる。

このため、図９ａに示すように、まず、椀形状の反射鏡７３を内側穿孔用の固定治具７１に固定し反射鏡７３の内面側から被加工部の肉厚の１／２〜２／３程度まで穿孔し、次いで、図９ｂに示すように、外側穿孔用の固定治具７２に反射鏡７３を固定して反射鏡の外面側から穿孔し、孔内部で貫通させることによって、反射鏡７３の表面での欠けの発生を防止する対策が採られている。このドリルによる切削（研削）加工を行う際の切削水（研削水）は、ドリル７５の外部から加工部に注水されるか、若しくはドリルコアから例えば給水される場合でも、０．１〜０．３ＭＰａ程度の圧力で供給される。

このような両面からの穿孔方法としては、板ガラスに関するものが、実公昭５２−５３７４１（例えば、特許文献１参照）や、特開平５−２６９６９９（例えば、特許文献２参照）などによって開示され、さらに、貫通孔の開口部に面取り施す技術を解説したものが、実開昭５０−２９５９４（例えば、特許文献３参照）や、特公平５−７９６１３（例えば、特許文献４参照）などによって公開されている。
実公昭５２−５３７４１号公報特開平５−２６９６９９号公報実開昭５０−２９５９４特公平５−７９６１３号公報

しかしながら、上記した従来の反射鏡の穿孔方法には次のような課題がある。
すなわち、反射鏡の内外両面からの穿孔方法では、反射鏡を裏返してセットする手間がかかる上、内外両面別々に加工を施すため、その分、多くの加工時間を要する。また、この際、安定した加工を行うためには、図９ａ、図９ｂに示すように、外側穿孔用及び内側穿孔用にそれぞれに専用の固定治具７１、７２を用意する必要があり、これに加えて、形状やサイズの異なる反射鏡ごとに個別の固定治具をそれぞれ２組ずつ用意する必要がある。

また、椀形状の反射鏡の内面側（反射面側）からの加工では、図９ａに示すように、ドリル７５を反射鏡７３の前面の開口部側から挿入することになるが、長さの短いドリルでは、ドリルコレット（ドリルのチャッキング部）７４が反射鏡７３の前面の開口部端縁などと干渉（接触）して使用できないこともある。

この場合、長いドリルを用いてドリルコレット７４からのドリルの突出長を長くとり、ドリルコレットと反射鏡との干渉を回避することなどが考えられるが、このためには反射鏡７３の上述した直径以上のドリルの突出長が必要になる。また、精密ボール盤などでガラスに直径２〜３ｍｍの孔を加工をする場合、一般に、ドリルの回転数としては、８０００〜２００００ｒｐｍ程度の回転数が必要となる。ここで、ドリルコレット７４からのドリルの突出長が長くなると、高速回転するドリルの先端に芯振れが生じ、穿孔部分にチッピングを生じ易くなる。また、反射鏡の内面（反射面）の欠けは、反射光量及び配光に直接影響するため、直ちに製品不良につながり、歩留りが極端に低下することになる。

そこで、ドリルコレットからのドリルの突出長を長くした場合の歩留りの低下を抑制するために次のような手法が採られることもある。
つまり、この方法は、図９ａに示した反射鏡７３の内面側から穿孔の工程で、ドリル７５として比較的短い長さのものを使用し、ドリルコレット７４と反射鏡７３とが接触しない範囲で最大限ドリルの侵入角が被加工部の表面に対して垂直に近くなるように反射鏡７３の内面側から被加工部の肉厚の１／２〜２／３程度まで穿孔し、次いで、図９ｂに示したように、反射鏡７３の外面側から残りの肉厚部分を切削加工して貫通孔を形成するものである。

しかしながら、この場合、反射鏡７３の内側の被加工部の接平面が水平になるように、図９ａに示す角度θ₁を基準として製造された固定治具７１と、反射鏡７３の外側の被加工部の接平面が水平になるように、図９ｂに示す角度θ₂を基準として製造された固定治具７２との製造誤差などの影響で、反射鏡７３の内側からと外側からとではドリルの進入角（理想的には、水平面に対していずれも９０°）が多くの場合異なってしまう。このため、図９ｃに示すように、傾き角θ₃を持って内側の穿孔部分と外側の穿孔部分とで形成された貫通孔７６は、その垂直断面が、いわゆる「く」の字状となり、ドリル７５の実際の外径よりも、貫通孔としての実質的な孔径ｄ₁（例えばドリル７５の直径−０．１ｍｍ）が、小さく形成されてしまうことがある。

反射鏡７３に形成される上記貫通孔には、例えば電極用カシメピンが挿嵌されリードが固定されることになるが、「く」の字状の貫通孔７６では、直線的な貫通孔と比較してカシメピンの挿嵌作業性を悪化させる。ここで、挿嵌作業性を悪化させないように、直線的に貫通する実質的な孔径を確保しようとすれば、より大きな外径のドリルを使うことが必要になり、しかも、外径を大きくした分、垂直よりも浅い侵入角で反射鏡７３の内側面（反射面）が切削加工されることになるため、反射面積が無駄に切削されることになる。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、椀形状の反射鏡に対し高い加工精度でしかも効率的に貫通孔を穿孔することができる反射鏡の穿孔方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、それぞれ同軸上を進退自在に移動するよう対向配置され、椀形状の反射鏡を内外から切削加工する内側加工用と外側加工用とで一対のドリルの先端部どうしの間に、前記反射鏡の被加工部を介在させる工程と、前記反射鏡の被加工部が前記先端部どうしの間に介在された前記一対のドリルをそれぞれ前進させて前記反射鏡の内外両側から前記被加工部の切削を開始する工程と、前記被加工部の内外両側からの切削が進行し前記被加工部に所定の厚みが残る加工状態で、前記反射鏡側から前記内側加工用のドリルを後退させる工程と、前記内側加工用のドリルを後退させた後、前記外側加工用のドリルをさらに前進させて前記反射鏡の被加工部に貫通孔を形成する工程と、を有し、前記一対のドリルは、各々の軸方向が水平方向に向く状態で対向設置され、且つ前記外側加工用のドリルが前記内側加工用のドリルよりも短く形成されており、さらに、前記椀形状の反射鏡は、反射光を放出するための開口部が下向きとなる状態で且つ前記被加工部の接平面が鉛直方向に沿った方向になるように前記一対のドリルの先端部どうしの間に前記被加工部を介在させる状態で設置され、この設置状態で切削加工が行われることを特徴とする。

この発明では、一対のドリルで椀形状の反射鏡を内外から切削することで、貫通孔を穿孔するための加工時間を短縮することができる。さらに、この発明では、同軸上を進退自在に移動するように一対のドリルを対向配置したので、直線的な貫通孔を精度良く穿孔することができる。また、この発明では、一対のドリルを等しい回転数で回転させ、さらに、一対のドリルから反射鏡の被加工部に等しい押圧力（前進力）を付与することで、被加工部から一対のドリルが各々受ける反力が均等になり、これにより、切削効率を向上させることができる。

また、この発明では、反射鏡の被加工部の内外両側からの切削が進行し被加工部に所定の厚み（例えば０．６ｍｍ）が残る加工状態で、反射鏡側から内側加工用のドリルを後退させた後、外側加工用のドリルをさらに前進（ドリルの最先端部は、被加工部の肉厚内に留まる）させて反射鏡の被加工部に貫通孔を形成するので、所定の厚みを残した被加工部の内部にチッピングが発生したとしても、貫通孔を形成する際の外側加工用のドリルのさらなる前進動作により孔内面をきれいに切削でき、これにより、反射鏡の被加工部にチッピングを残してしまうことなどを抑制することができる。さらに、この発明では、最終的に貫通孔を形成するためのドリルを、反射鏡の外形部分とドリルのチャッキング部との接触をあまり懸念する必要のない外側加工用のドリルとしたので、外側加工用のドリルの長さを短かくして、ドリルの先端ブレに起因する加工の負荷を抑制し、チッピングの発生を抑えることができる。
さらに、この発明では、椀形状の反射鏡の開口部の端縁を、例えば、傾斜を持たせた載置面を有する固定治具上に載せることで、被加工部をほぼ垂直に保持することができ、セッティング作業を容易に行うことが可能となる。ここで、ドリルの軸方向を水平方向に向けるのは、反射鏡の開口部を下向きに載置することが簡単になることと、下記の障害を回避するためである。つまり、被加工部を水平に設置しようとすると、反射鏡の曲面部分を支持しなければならず、しかも、鉛直方向にドリルの軸方向を向けた設置では、下側のドリルの駆動部へ切削屑や切削液が飛散、侵入して故障の原因となる。
また、この発明では、被加工部を鉛直に保持し、ドリルの軸方向を水平方向に設定しているので、ドリルが被加工部にほぼ垂直に当接して穿孔が行われる。ここで、ドリルの進入角が垂直でないと、例えば比較的長さの長い内側加工用のドリルの先端が被加工部に当接する際にドリルの逃げが発生し、反射鏡の内側からの穿孔部分と外側からの穿孔部分とに位置ずれが生じたり、また、ドリルの進入面にチッピングや傷が付いたりするが、上記した発明によれば、これらの現象が防止され直線的な貫通孔を高精度に穿孔することができる。

また、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、前記内側加工用のドリルが、前記被加工部に所定の厚みが残る最前進位置に到達した状態での該ドリルの長手方向において、前記反射鏡の縁部と該ドリルのチャッキング部とが所定の間隔を空けて離間する長さを有し、さらに、前記内側加工用のドリルの回転数が、７０００ｒｐｍ以下に調整されることを特徴とする。ここで、ドリルの回転数は、５００ｒｐｍ未満では充分な加工能力が得られず、７０００ｒｐｍを超えるとチッピング発生の確率が高くなる。したがって、前記内側加工用のドリルの回転数は、１０００〜４０００ｒｐｍに調整されることがより好ましい。

この発明では、内側加工用のドリルが、反射鏡の縁部と該ドリルのチャッキング部とが所定の間隔を空けて離間する長さを有し、さらに、この内側加工用のドリルと外側加工用のドリルとが同軸上を進退自在に移動するので、直線的な貫通孔を高精度に形成することができる。また、椀形状の反射鏡においては、ドリルの先端部が被加工部に当接する際に逃げが発生し易い構成となるが、この発明では、ドリルの回転数を７０００ｒｐｍ以下の低い回転数に調整することで、ドリルの先端の逃げを抑制することができる。ここで、ドリルによる切削加工時の負荷をより低減できるように、ダイヤモンドの粒径を比較的小さいものとしたダイヤモンドドリルを内側加工用及び外側加工用のドリルに適用してもよい。この場合のダイヤモンドの粒度（粒径）は、例えば＃１４０〜＃２７０（平均粒径５０〜１０７μｍ）であることが好ましい。

さらに、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、前記一対のドリルが、軸心部分を通って先端部に開口する切削液の供給流路を有し、この先端部から１．５〜５ＭＰａの圧力で前記切削液を噴出させつつ切削加工を行うことを特徴とする。

ここで、内側加工用及び外側加工用のドリルとして上記したようにダイヤモンドドリルを適用し、さらにダイヤモンドの粒径を小さくすると、ドリルの基体からのダイヤモンドの突出量が小さくなり、これにより、切削時のドリルの表面と被加工部との間隙も小さくなり、切削屑の排出性や加工部の冷却性が低下する。そこで、一対のドリルの構成をいわゆるクーラントスルータイプとし、その先端部から１．５〜５ＭＰａの圧力で切削液を噴出させることで、通常の水圧（０．１〜０．３ＭＰａ）では十分回り込むことができないような狭い間隙にも大量の切削液を供給でき、これにより、被加工部から研削屑を排出させるとともに、ドリル及び被加工部を冷却してドリルの焼きつきを防止できる。なお、切削液を噴出圧が１．５ＭＰａ未満の場合、研削屑をドリル内又は被加工部から完全に除去することが困難となる。また、切削液の噴出圧の上限値５ＭＰａは、一般の高圧水ポンプの許容値を満足する値として設定されている。さらに、ドリルの回転数を上記したように低く設定すると、切削液が遠心力で飛ばされることを低減でき、冷却作用を高めることができる。

さらに、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、前記外側加工用のドリルが、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部を有し、前記内側加工用のドリルを後退させる工程では、前記内側加工用のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記被加工部から後退させた前記内側加工用のドリルを前記被加工部の内側に近接する内側近接位置に待機させ、前記貫通孔を形成する工程では、前記内側加工用のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記内側近接位置に待機している状態で、前記外側加工用のドリルによって貫通孔を穿孔しつつ該ドリルの前記テーパ部によって前記貫通孔の外側の開口部に面取りを行うことを特徴とする。

この発明において、外側加工用のドリルの円筒部を、反射鏡の被加工部に穿孔すべき貫通孔の長さより短い長さで形成（被加工部の肉厚よりも短く）するのは、内側加工用のドリルの先端から噴出される切削液を貫通孔内に導き易くするためである。すなわち、外側加工用のドリルの先端が被加工部を貫通した状態では、このドリルの先端から噴出される切削液が被加工部に流れないので、内側加工用のドリルを被加工部の近傍に待機させ、被加工部の内側から研削液を被加工部に供給する。

また、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、前記内側加工用のドリルが、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部を有し、前記貫通孔を形成する工程が実施された後、前記外側加工用のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記外側加工用のドリルを前記貫通孔の形成位置から後退させ、さらに前記外側加工用のドリルを前記貫通孔の外側の開口部に近接する外側近接位置に待機させる工程と、前記外側加工用のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記外側近接位置に待機している状態で、前記内側加工用のドリルを前記反射鏡側に前進させて前記内側加工用のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の内側の開口部に面取りを行う工程と、をさらに有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る反射鏡の穿孔方法は、前記一対のドリルが、当該各ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から前記各ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部をそれぞれ有し、前記内側加工用のドリルを後退させる工程に代えて、前記被加工部の内外両側からの切削が進行し前記被加工部に所定の厚みが残る加工状態で、内側加工用若しくは外側加工用のいずれか一方のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記一方のドリルを前記被加工部から後退させ、さらに前記一方のドリルを前記被加工部の内側若しくは外側に近接する内側／外側近接位置に待機させる工程を実施し、前記貫通孔を形成する工程に代えて、前記一方のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記内側／外側近接位置に待機している状態で、前記他方のドリルをさらに前進させて貫通孔を穿孔しつつ該他方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の他方の開口部に面取りを行う工程を実施し、さらに、前記他方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の他方の開口部に面取りを行う工程が実施された後、前記他方のドリルの円筒部の先端から切削液を噴出させつつ前記他方のドリルを前記貫通孔の形成位置から後退させ、さらに前記他方のドリルを前記貫通孔の他方の開口部に近接する近接位置に待機させる工程と、前記他方のドリルが切削液を噴出しつつ前記貫通孔の他方の開口部に近接する近接位置に待機している状態で、前記一方のドリルを前記反射鏡側に前進させて前記一方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の一方の開口部に面取りを行う工程と、を有し、前記他方のドリルは、前記外側加工用のドリルであって、前記一方のドリルは、前記内側加工用のドリルである、ことを特徴とする。

このように本発明によれば、椀形状の反射鏡に対し高い加工精度でしかも効率的に貫通孔を穿孔することが可能な反射鏡の穿孔方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の反射鏡の穿孔方法に使用される穿孔装置を概略的に示す正面図、図２は、図１の穿孔装置のワーク加工部の構成を一部断面で示す図、図３は、図２のワーク加工部を矢視Ａ方向からみた矢視図、図４は、加工対象となる反射鏡を示す断面図、図５は、図１の穿孔装置に設けられた一対のコアドリルの構造を示す断面図である。

図１、図２に示すように、この実施形態の穿孔装置１は、一対のドリルユニット１０と、反射鏡固定治具２０と、ワーククランプシリンダ１５とを有する。一対のドリルユニット１０は、基台１１上に設けられ、水平方向に延びる軸線に沿って進退移動自在でかつ回転するドリルコレット１２ａ、１２ｂと、このドリルコレット１２ａ、１２ｂにそれぞれ装着された一対のコアドリル１３ａ、１３ｂと、コアドリル１３ａ、１３ｂの切り込み深さ、切り込みスピードの制御、作動位置設定などを行うスピンドルモータ１４とを備える。また、穿孔装置１には、オペレータ（作業者）が入力操作を行う操作盤１７と、操作盤１７へ入力された情報に基づいて、穿孔装置本体の動作を制御する制御盤７とが設けられている。

反射鏡固定治具２０は、図１〜図４に示すように、自動開閉扉６の内側の一対のドリルユニット１０どうしの間に設けられたワーク加工部５に設置されており、ガラス製の反射鏡３の開口部３１を下向きに載置する傾斜した載置面２１を有する。ワーククランプシリンダ１５は、その先端で反射鏡３に当接して反射鏡固定治具２０側に反射鏡３を押圧する。

各ドリルユニット１０の後端部には、前記コアドリル１３ａ、１３ｂに切削水（研削水）を供給するためのポンプユニット（図示せず）につながる配管１６が接続されている。反射鏡固定治具２０は、図２〜図４に示すように、反射鏡３の開口部３１を上記載置面２１に載置した際に貫通孔３３の加工予定面がほぼ鉛直に保持されるように載置面２１の傾斜角度が設定されており、載置面２１の下端側には、反射鏡３の外形に合せて加工され、反射鏡３のフランジ部３２が係止されるストッパ２２が設けられている。また、反射鏡固定治具２０には、コアドリル１３ａ、１３ｂの進路にあたる部分に設けられ、且つコアドリル１３ａ、１３ｂを挿通可能とした切欠き２３が形成されている。詳細には、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂは、各々の軸方向が水平方向に向く状態で（互いの先端部が）対向設置され、さらに、椀形状の反射鏡３は、被加工部３４の接平面が鉛直方向に沿った方向になるように一対のコアドリル１３ａ、１３ｂの先端部どうしの間に被加工部３４を介在させる状態で、反射鏡固定治具２０上に設置される。

一対のドリルユニット１０に設けられた一対のドリルは、それぞれ水平方向に向く同軸上を進退自在に移動するよう対向配置され、図５に示すように、椀形状の反射鏡３を外壁面側Ｆから切削加工する外側加工用のコアドリル１３ａと、反射鏡３を内壁面側Ｒから切削加工する内側加工用のコアドリル１３ｂとからなる。加工対象となる反射鏡３は、反射鏡固定治具２０を通じて、外側加工用のコアドリル１３ａと内側加工用のコアドリル１３ｂとの先端部どうしの間に被加工部３４を介在させるようにして配置される。また、外側加工用のコアドリル１３ａは、ドリルコレット１２ａからの突出長が比較的短いものであり、反射鏡固定治具２０を挟んで反対側に位置する内側加工用のコアドリル１３ｂは、ドリルコレット１２ｂからの突出長が加工対象となる反射鏡３の直径よりも長く、加工時にドリルコレット１２ｂが反射鏡３に接触しない長さのものが適用される。詳細には、内側加工用のコアドリル１３ｂは、反射鏡３の被加工部３４に後述する所定の厚みが残る最前進位置に到達した状態での該ドリルの長手方向において、前記反射鏡３の縁部と該ドリルのドリルコレット１２ｂとが所定の間隔を空けて離間する長さを有する。

図５に示すように、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂは、先端部にダイヤモンド砥粒をそれぞれ被着した刃部５２ａ、５２ｂを有する。また、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂは、軸心部分を通って先端部に開口する切削液の供給流路５３ａ、５３ｂを有するクーラントスルータイプのコアドリルである。ドリルユニット１０の後端部には上述したポンプユニットが接続されており、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂは、供給流路５３ａ、５３ｂから水などの切削液５１ａ、５１ｂを噴出できるように構成されている。ここで図５では、切削液５１ａ、５１ｂの流れを矢印で示してある。

ここで、プロジェクタなどの投射光源に用いられるガラス、結晶化ガラス、セラミックスなどからなる反射鏡３の反射面部の肉厚は３〜５ｍｍ程度であるが、以下、上記穿孔装置１を使用し、直径が６０ｍｍ、被加工部３４の肉厚が４．５ｍｍのガラス製の反射鏡３に端子用の貫通孔３３（図４参照）を穿孔する場合の方法について、図６ａ〜図６ｅに基づきその説明を行う。この実施形態では、コアドリル１３ａ、１３ｂは、刃部５２ａ、５２ｂによる加工孔径が２．６５ｍｍ、ドリルコレット１２ａ、１２ｂからの突出長が、それぞれ内側加工用のコアドリル１３ｂが６５ｍｍ、外側加工用のコアドリル１３ａが３０ｍｍのものを使用する。また、コアドリル１３ａ、１３ｂの回転数は、３０００ｒｐｍに調整される。

まず、図２に示すように、反射鏡固定治具２０の載置面２１に反射鏡３の開口部３１を下向きにした状態で当該反射鏡３を載置する。反射鏡３は、自重により反射鏡固定治具２０の傾斜に沿って載置面２１の下端側にすべり、ストッパ２２に当接して停止する。この状態で穿孔装置１を稼動させると、ワーククランプシリンダ１５が作動してその先端が反射鏡３を上方からストッパ２２の方向へ付勢するように当接して反射鏡固定治具２０上に反射鏡３を押圧しつつ固定する。外側加工用のコアドリル１３ａと内側加工用のコアドリル１３ｂは、図６ａに示すように、スピンドルモータ１４により駆動されつつ、前進して、図６ｂに示すように、反射鏡３の内外両側から被加工部３４にほぼ同時に穿孔動作を開始する。

ここで、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂは、被加工部３４の表面から０．７〜１．５ｍｍ内部側に高速前進し、その後、２．５ＭＰａの圧力で切削水５１ａ、５１ｂをドリルの先端側から噴出しながら前進し、図６ｃに示すように、コアドリル１３ａ、１３ｂの先端どうしの離間距離が、予め設定した値、例えば０．６ｍｍになるまで接近する。さらに、図６ｄに示すように、内側加工用のコアドリル１３ｂが後退を開始し、次いで、外側加工用のコアドリル１３ａがさらに１〜１．５ｍｍ前進（ドリルの最先端部は、被加工部３４の肉厚内に留まる）して貫通孔３３を完成させる（図４参照）。最後に、図６ｅに示すように、一対のコアドリル１３ａ、１３ｂが初期位置まで後退し、ワーククランプシリンダ１５が付勢を解除して、切削加工が終了となる。

既述したように、本実施形態の反射鏡の穿孔方法によれば、反射鏡の内外両面から同時に穿孔が行われるので、チッピングの発生が殆どなく、短い加工時間で直線的な貫通孔を精度良く形成することができる。
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

以下、本発明を実施例によって、より詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１では、上記発明を実施するための最良の形態の欄（主に図５及び図６ａ〜図６ｅ参照）で説明した貫通孔の穿孔方法を適用するものであって、一人の作業者が、反射鏡３を反射鏡固定治具２０にセットし、反射鏡３の両側面から穿孔を行い、貫通孔３３が形成された後、反射鏡３を反射鏡固定治具２０から取り外すまでが１サイクルとなる。ここで、試験に使用した一対のコアドリル１３ａ、１３ｂのダイヤモンド粒度（粒径）は、＃１４０（平均粒径１０７μｍ）のものを用いた。

（比較例）
従来法では、精密ボール盤を２台を用意するとともに、図９ａに示したように、反射鏡３の内側加工用の固定治具７１を用意し、図９ｂに示したように、外側加工用の固定治具７２を用意し、使用するドリルは、加工孔径が２．６５ｍｍ、ドリルコレットからの突出長は、内側加工用のドリルが６５ｍｍ、外側加工用のドリルが３０ｍｍのもの、ドリルのダイヤモンド粒度（粒径）は、＃１００（平均粒径１５０μｍ）、ドリル回転数は１７５００ｒｐｍ、反射鏡３の被加工部３４を水槽に浸漬させた状態で切削加工を行った。
従来法の工程では、一人の作業者が、図９ａに示すように、内側加工用の固定治具７１に反射鏡３をセットし、精密ボール盤により反射鏡３の内側面からの穿孔を行い、次いで、内側加工用の固定治具７１から反射鏡３を取り外すとともに、図９ｂに示すように、外側加工用の固定治具７２に反射鏡３をセットして外側面からの穿孔を行い、貫通孔形成後、固定治具７２から反射鏡３を取り外すまでが１サイクルとなる。

上記した実施例１及び比較例において、共に連続して１００個の反射鏡３の穿孔を行った合計時間から１個あたりの加工処理時間を算出した。また、加工された反射鏡３について、製品規格に基づき不良となるチッピングの有無を目視によって確認した。なお、４人の作業者について同試験を行った。

この結果、比較例では、１個あたりの加工処理時間が７０〜８０秒かかったのに対し、実施例１では２０〜３０秒と半減した。また、チッピング不良の発生率は、比較例では、５〜１０％であったのに対し、実施例１では、０．１％未満であった。なお、比較例における実際の工程では、各精密ボール盤に専任の作業者を配置し、反射鏡３の外側と内側との切削加工を並行して実施したので、この場合の１個あたりの加工処理時間は３０〜４０秒となるが、作業者が２名必要となる。

このように、実施例１によれば、反射鏡３の内外両面から同時に穿孔が行われるので、チッピングの発生を抑えることができるとともに、直線的な貫通孔３３を効率的にしかも精度良く形成することができる。

（実施例２）
実施例２は、貫通孔３３を穿孔しつつ貫通孔３３の外側の開口端に面取りを行う穿孔方法である。この実施例２では、穿孔装置１に設けられていた外側（外壁面側Ｆ）加工用のコアドリル１３ａに代えて、図７ａに示すように、外側加工用のコアドリル１９ａが適用される。コアドリル１９ａは、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ反射鏡３の被加工部３４に穿孔すべき貫通孔の長さより短い長さ（長さｔ₂）で形成された円筒部５７ａと、この円筒部５７ａの最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部５６ａとを備えた刃部５４ａを有する。また、予め操作盤１７により、貫通孔３３の外側の開口端に面取りを行なう制御プログラムを設定しておく。

実施例２では、まず、反射鏡３を反射鏡固定治具２０にセットした後、図７ａに示すように、一対のコアドリル１９ａ、１３ｂは、被加工部３４の表面から０．７〜１．５ｍｍ内部側に高速前進し、その後、２．５ＭＰａの圧力で切削水をドリルの先端側から噴出しながら前進し、コアドリル１９ａ、１３ｂの先端どうしの離間距離が、予め設定した値、例えば０．５ｍｍ（離間距離ｔ₁）になるまで接近する。次いで、図７ｂに示すように、内側（内壁面側Ｒ）加工用のコアドリル１３ｂは、１０ｍｍ程後退して被加工部３４の近傍（内側近接位置）に停止する。

次に、外側加工用のコアドリル１９ａが、さらに１〜１．５ｍｍ前進（ドリルの最先端部は、被加工部３４の肉厚内に留まる）して、図７ｃに示すように、貫通孔３３を完成させ（図４参照）、さらに設定値にしたがって面取り量（例えば、Ｃ面幅０．５ｍｍ）に相当する分前進して貫通孔３３の外側の開口端に面取りが行われる。この際、停止している内側加工用のコアドリル１３ｂの供給流路（ドリルコア）５３ｂの先端部から３ＭＰａの圧力で切削水５１ｂを噴出させ、穿孔後の貫通孔３３の内面及び面取り部３ａへ切削水５１ｂを供給する。最後に、図７ｃに示すように、各コアドリル１９ａ、１３ｂが初期位置まで後退して、切削加工が終了となる。

このように、実施例２によれば、反射鏡３の内外両面から同時に穿孔が行われるので、チッピングの発生を抑えることができるとともに、直線的な貫通孔３３を効率的にしかも精度良く形成することができ、さらには、貫通孔３３の穿孔のみを行う実施例１と同等の加工時間で面取りを行うことができる。

（実施例３）
実施例３は、貫通孔３３が穿孔された後、貫通孔３３の内側の開口端に面取りを行う穿孔方法である。この実施例３では、実施例２の外側加工用のドリルと内側加工用のドリルとのそれぞれを逆側に配置した構成に類似するものとなる。すなわち、内側加工用のコアドリルは、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部３４に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部を有する。

さらに、実施例３では、反射鏡３に貫通孔３３を形成する工程が実施された後、外側加工用のドリルの円筒部の先端から切削液を噴出させつつ外側加工用のドリルを貫通孔の形成位置から後退させ、さらに外側加工用のドリルを貫通孔３３の外側の開口部に近接する外側近接位置に待機させる工程と、外側加工用のドリルが切削液を噴出しつつ外側近接位置に待機している状態で、内側加工用のドリルを反射鏡３側に前進させて内側加工用のドリルのテーパ部によって貫通孔３３の内側の開口部に面取りを行う工程と実施するものである。

（実施例４）
実施例４は、図８に示すように、貫通孔３３の内外の各開口端にそれぞれ面取りを行う穿孔方法である。この実施例４では、穿孔装置１に設けられていた外側加工用のコアドリル１３ａ及び内側加工用のコアドリル１３ｂに代えて、図８に示すように、外側（外壁面側Ｆ）加工用のコアドリル１９ａ及び内側（内壁面側Ｒ）加工用のコアドリル１９ｂが適用される。

一対のコアドリル１９ａ、１９ｂは、当該各ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部３４に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部５７ａ、５７ｂと、この円筒部５７ａ、５７ｂの最基端部から各ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部５６ａ、５６ｂとを備えた刃部５４ａ、５４ｂをそれぞれ有する。また、予め操作盤１７により、貫通孔３３の内外の各開口端に面取りを行なう制御プログラムを設定しておく。

実施例４では、まず、反射鏡３を反射鏡固定治具２０にセットした後、一対のコアドリル１９ａ、１９ｂは、被加工部３４の表面から０．７〜１．５ｍｍ内部側に高速前進し、その後、２．５ＭＰａの圧力で切削水をドリルの先端側から噴出しながら前進し、コアドリル１９ａ、１９ｂの先端どうしの離間距離が、予め設定した値、例えば０．６ｍｍになるまで接近する。次いで、内側加工用のコアドリル１９ｂは、１０ｍｍ程後退して被加工部３４の近傍（内側近接位置）に停止する。

次に、外側加工用のコアドリル１９ａがさらに１〜１．５ｍｍ前進（ドリルの最先端部は、被加工部３４の肉厚内に留まる）して貫通孔３３を完成させ（図４参照）、さらに設定値にしたがって面取り量（例えば、Ｃ面幅０．５ｍｍ）に相当する分前進して貫通孔３３の外側の開口端に面取りが行われる。この際、停止している内側加工用のコアドリル１９ｂの供給流路（ドリルコア）５５ｂの先端部から３ＭＰａの圧力で切削水５１ｂを噴出させ、穿孔後の貫通孔３３の内面及び面取り部へ切削水５１ｂを供給する。

さらに、実施例４では、外側加工用のコアドリル１９ａのテーパ部５６ａによって貫通孔３３の外側の開口端に面取りを行う工程が実施された後、外側加工用のコアドリル１９ａの円筒部の先端から切削液５１ａを噴出させつつコアドリル１９ａを貫通孔３３の形成位置から後退させ、さらにコアドリル１９ａを貫通孔３３の外側の開口端に近接する近接位置に待機させる工程と、外側加工用のコアドリル１９ａが切削液を噴出しつつ貫通孔３３の外側の開口端に近接する近接位置に待機している状態で、内側加工用のコアドリル１９ｂを反射鏡３側に前進させてコアドリル１９ｂのテーパ部５６ｂによって貫通孔の内側の開口端に面取りを行う工程とが実施される。

上記実施の形態においては、ガラス製の反射鏡への穿孔事例を説明したが、本発明は、これに限ることなく、セラミックスなどの材料などが適用されている場合でも、曲面部分への孔開け加工を精度よく行える。また、本発明によれば、ドリルの先端のブレが少なく被加工物の表面へのダメージも少ないため、さらに小径の孔開け加工にも利用でき、さらには曲面に限らず平面への応用も可能である。

本発明の実施形態に係る反射鏡の穿孔方法に使用される穿孔装置を概略的に示す正面図。図１の穿孔装置のワーク加工部の構成を一部断面で示す図。図２のワーク加工部を矢視Ａ方向からみた矢視図。加工対象となる反射鏡を示す断面図。図１の穿孔装置に設けられた一対のコアドリルの構造を示す断面図。本発明の実施形態（実施例１）の穿孔方法に用いる一対のコアドリルが、反射鏡の被加工部を所定の間隔を空けて介在する位置に待機している状態を示す断面図。図６ａの状態より、一対のコアドリルが反射鏡の内外両面より前進して行く過程を示す断面図。図６ｂの状態より、一対のコアドリルの前進が進行して、反射鏡の被加工部に所定の厚みが残る加工状態まで切削加工が施された状態を示す断面図。図６ｃの状態より、内側加工用のコアドリルが後退し、外側加工用のコアドリルがさらに前進した状態を示す断面図。図６ｂの状態を経て反射鏡に貫通孔が形成された後、外側加工用のコアドリルが反射鏡側から後退した状態を示す断面図。本発明の実施例２の穿孔方法に用いる一対のコアドリルが、反射鏡の内外両面から前進し、被加工部に所定の厚みが残る加工状態まで切削加工が施された状態を示す断面図。図７ａの状態より、内側加工用のコアドリルが後退し、外側加工用のコアドリルがさらに前進した状態を示す断面図。図７ｂの状態を経て反射鏡に貫通孔が形成された後、外側加工用のコアドリルが反射鏡側から後退した状態を示す断面図。本発明の実施例４の穿孔方法に用いる一対のコアドリルの構造を示す断面図。従来の反射鏡の穿孔方法において、反射鏡の内側から切削加工を施している状態を示す断面図。従来の反射鏡の穿孔方法において、反射鏡の外側から切削加工を施している状態を示す断面図。図９ａ、図９ｂの反射鏡に穿孔された貫通孔の形状を詳細に示す断面図。

符号の説明

１…穿孔装置、３…反射鏡、３ａ…面取り部、５…ワーク加工部、７…制御盤、１０…ドリルユニット、１２ａ，１２ｂ…ドリルコレット、１３ａ，１９ａ…外側加工用のコアドリル、１３ｂ，１９ｂ…内側加工用のコアドリル、２０…反射鏡固定治具、２１…載置面、２２…ストッパ、３１…反射鏡の開口部、３３…貫通孔、３４…被加工部、５１ａ，５１ｂ…切削水、５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ…刃部、５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂ…供給流路、５６ａ，５６ｂ…テーパ部、５７ａ，５７ｂ…円筒部。

Claims

それぞれ同軸上を進退自在に移動するよう対向配置され、椀形状の反射鏡を内外から切削加工する内側加工用と外側加工用とで一対のドリルの先端部どうしの間に、前記反射鏡の被加工部を介在させる工程と、
前記反射鏡の被加工部が前記先端部どうしの間に介在された前記一対のドリルをそれぞれ前進させて前記反射鏡の内外両側から前記被加工部の切削を開始する工程と、
前記被加工部の内外両側からの切削が進行し前記被加工部に所定の厚みが残る加工状態で、前記反射鏡側から前記内側加工用のドリルを後退させる工程と、
前記内側加工用のドリルを後退させた後、前記外側加工用のドリルをさらに前進させて前記反射鏡の被加工部に貫通孔を形成する工程と、を有し、
前記一対のドリルは、各々の軸方向が水平方向に向く状態で対向設置され、且つ前記外側加工用のドリルが前記内側加工用のドリルよりも短く形成されており、
さらに、前記椀形状の反射鏡は、反射光を放出するための開口部が下向きとなる状態で且つ前記被加工部の接平面が鉛直方向に沿った方向になるように前記一対のドリルの先端部どうしの間に前記被加工部を介在させる状態で設置され、
この設置状態で切削加工が行われることを特徴とする反射鏡の穿孔方法。
前記内側加工用のドリルは、前記被加工部に所定の厚みが残る最前進位置に到達した状態での該ドリルの長手方向において、前記反射鏡の縁部と該ドリルのチャッキング部とが所定の間隔を空けて離間する長さを有し、
さらに、前記内側加工用のドリルの回転数は、７０００ｒｐｍ以下に調整されることを特徴とする請求項１記載の反射鏡の穿孔方法。
前記内側加工用のドリルの回転数は、５００〜４０００ｒｐｍに調整されることを特徴とする請求項２記載の反射鏡の穿孔方法。
前記一対のドリルは、軸心部分を通って先端部に開口する切削液の供給流路を有し、この先端部から１．５〜５ＭＰａの圧力で前記切削液を噴出させつつ切削加工を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の反射鏡の穿孔方法。
前記外側加工用のドリルは、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部を有し、
前記内側加工用のドリルを後退させる工程では、前記内側加工用のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記被加工部から後退させた前記内側加工用のドリルを前記被加工部の内側に近接する内側近接位置に待機させ、
前記貫通孔を形成する工程では、前記内側加工用のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記内側近接位置に待機している状態で、前記外側加工用のドリルによって貫通孔を穿孔しつつ該ドリルの前記テーパ部によって前記貫通孔の外側の開口部に面取りを行うことを特徴とする請求項４記載の反射鏡の穿孔方法。
前記内側加工用のドリルは、該ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から該ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部を有し、
前記貫通孔を形成する工程が実施された後、前記外側加工用のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記外側加工用のドリルを前記貫通孔の形成位置から後退させ、さらに前記外側加工用のドリルを前記貫通孔の外側の開口部に近接する外側近接位置に待機させる工程と、
前記外側加工用のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記外側近接位置に待機している状態で、前記内側加工用のドリルを前記反射鏡側に前進させて前記内側加工用のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の内側の開口部に面取りを行う工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項４記載の反射鏡の穿孔方法。
前記一対のドリルは、当該各ドリルの最先端部から基端部側に延び且つ前記反射鏡の被加工部に穿孔すべき前記貫通孔の長さより短い長さで形成された円筒部と、この円筒部の最基端部から前記各ドリルの基端部方向に向かって膨径するテーパ部とを備えた刃部をそれぞれ有し、
前記内側加工用のドリルを後退させる工程に代えて、
前記被加工部の内外両側からの切削が進行し前記被加工部に所定の厚みが残る加工状態で、内側加工用若しくは外側加工用のいずれか一方のドリルの前記円筒部の先端から前記切削液を噴出させつつ前記一方のドリルを前記被加工部から後退させ、さらに前記一方のドリルを前記被加工部の内側若しくは外側に近接する内側／外側近接位置に待機させる工程を実施し、
前記貫通孔を形成する工程に代えて、
前記一方のドリルが前記切削液を噴出しつつ前記内側／外側近接位置に待機している状態で、前記他方のドリルをさらに前進させて貫通孔を穿孔しつつ該他方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の他方の開口部に面取りを行う工程を実施し、
さらに、前記他方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の他方の開口部に面取りを行う工程が実施された後、前記他方のドリルの円筒部の先端から切削液を噴出させつつ前記他方のドリルを前記貫通孔の形成位置から後退させ、さらに前記他方のドリルを前記貫通孔の他方の開口部に近接する近接位置に待機させる工程と、
前記他方のドリルが切削液を噴出しつつ前記貫通孔の他方の開口部に近接する近接位置に待機している状態で、前記一方のドリルを前記反射鏡側に前進させて前記一方のドリルのテーパ部によって前記貫通孔の一方の開口部に面取りを行う工程と、
を有し、
前記他方のドリルは、前記外側加工用のドリルであって、前記一方のドリルは、前記内側加工用のドリルである、
ことを特徴とする請求項４記載の反射鏡の穿孔方法。