JPH02160403A - 流面形外装光学部品の金型入子加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流面形外装光学部品の金型入子加工方法に関
する。

〔従来の技術］ 近年、カメラ等の外装部品に曲面を用いたプラスチック
成形部品が多用されている。その中で、例えば３５ｍｍ
レンズ・シャンク−カメラでは、ファインダ一部の透明
マド部品、ののように、デザイン的に曲面を用いた外装
部品でありながら、ファインダーという光学的機能をも
有する部品がある。

このような部品は、３次元的形状で成形された光学部品
であるために、外観部品ではあるものの、高精度な加工
が要求される。

例えば流面形を基調としたデザインの製品の場合、ファ
インダ一部の前面に外嵌される透明プラスチック部品（
前マド）の形状は、第５図（斜視図）および第６図（平
面図）に示すようになっている。すなわち、外装面は、
トーリック光学面１に形成されており、その母線２は半
径Ｒ１の曲線で外形形状（長方形）の中心線３に対して
角度θだけ傾斜している。４はトーリック光学面１の子
線であり、子線１は半径Ｒ２の曲線である。このような
透明プラスチック部品は、非常に複雑な形状を有してい
るうえに、ファインダー前面に外嵌されるため、外・内
装の面厚ｔを均一にして、レンズ効果を持たせないよう
にしなければならず、精度も非常に高く要求される部品
である。

かかる部品は、プラスチック射出成形で製作されるが、
その際、外・内装の煩雑なトーリック光学面を成形する
金型入子もその形状を反転した形で、角形外形に母線が
傾斜してトーリック光学面が創成されている。特に、成
形部品で所定の光学性能を確保しなくてはならないため
、凸形、凹形の母線、子線の曲率Ｒ精度２而精度及び面
性状は、ファインダープラスチックレンズ用の金型入子
と同等の精度で加工しなくてはならない。

従来、上記金型入子のような３次元的形状は、ＸＹＺａ
軸駆動制御を具備したマシニングセンタや型彫り加工機
等により切削加工を施し、その後熟練された技術者の手
仕上げにより加工されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術では、ＮＣ制御のマシニングセン
タや型彫り加工機での切削加工を行うため、加工精度が
光学面としてとても耐え得る精度ではなく、かつ熟練者
の手仕上げという研磨加工でも切削時生じた刃物跡を完
全に除去することは困難であり、形状精度３面精度およ
び面性状について全て所望の光学面を得ることができな
かった。

また、熟練者の手仕上げでの研磨であるため莫大な加工
時間を費やし、再現性に乏しく、各金型入子の品質バラ
ツキも大きいという欠点があった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、トーリック光学面、シリンドリカル光学面、−軸対象
の曲面が外形の中心線に対して角度θ傾斜したような光
学鏡面を研磨加工なしに機械加工だけで高精度、高品質
かつ短時間で創成することができる流面形外装光学部品
の金型入子加工方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、外面に流面形状
を有するプラスチック外装光学部品を成形する金型入子
を加工するにあたり、スピンドルの中心軸に対し金型入
子母材の被加工面を背向または対向させるとともに前記
中心軸に対して所定角度傾斜させて金型入子母材をスピ
ンドルに着脱自在に取付け、スピンドルの中心軸を含む
平面にて刃部を支持するバイトの送り軌道を直線または
曲線としてバイトを送り運動させ、シリンドリカル光学
面、トーリック光学面または一軸対象の曲面を削成する
こととした。

本発明において、金型入子母材を回転させる加工機は、
例えば超精密旋盤と称される空気静圧構造（静圧軸受構
造）により高精度の回転精度を確保したスピンドルを主
軸に装備した加工機を用いる。また、金型入子母材の被
加工部であるトーリック、シリンドリカル等の光学加工
面は、あらかじめ無電解リン（Ｐ）−ニッケル（Ｎｉ）
メツキにより非晶質に被覆するとよく、また銅系金属で
形成するとよい。

〔作用〕

上記構成の加工方法においては、例えば主軸スピンドル
に支持された円筒状の位置決めヤトイにより、金型入子
母材を回転軸回りに周設する。金型入子母材は、位置決
めヤトイに嵌め入れて、母材底面のねじにより該ヤトイ
に固定したり、金型入子母材側面をねじで押えて固定し
、位置決めヤトイに嵌脱可能にする。金型入子母材の被
加工面は、凸型の場合には外周方向に、凹型の場合には
内周方向にそれぞれ突出し、かつ主軸スピンドルの中心
軸とトーリックやシリンドリカル面の母線が平行になる
ように、角度θ傾斜した状態で周設。

固定し、スピンドルにより回転させる。

一方、切削工具であるバイト（ダイヤモンドバイト）の
刃先は、主軸スピンドルの中心軸を含む平面内に設置し
、送りの動きが直線の場合にはシリンドリカル面が、数
値制御、倣い制御により円弧運動する場合にはトーリッ
ク光学面がそれぞれ形成される。

特に、ダイヤモンドバイトで無電解Ｐ−Ｎｉ面または銅
系金属面を切削加工すると、極めて良好な鏡面加工が可
能となり、研磨工程なしに所望の光学面を削成加工する
ことができる。

〔実施例〕

（第１実施例） 本実施例は、金型入子母材に凸型トーリック面を形成す
る実施例であり、第１図および第２図に基づき説明する
。

すなわち、第２図に示すように、外形形状が略角柱の金
型入子母材５に曲率半径Ｒ１なる母線２および曲率半径
Ｒ２なる子線４を有する凸型のトーリック光学面１を、
金型入子母材５の外形の中心線３に対して所定の角度θ
だけ傾斜した光学鏡面を得る加工方法である。

本実施例で用いられる加工機は、空気静圧構造（静圧軸
受構造）を有し、高回転精度を確保したスピンドル６を
主軸（図示省略）に装備した、いわゆる超精密旋盤と称
される加工機である。静圧軸受構造は、静空圧を軸受の
ハウジング部とコア部との微小な隙間に流し、浮かせた
状態でコア部を回転することにより高精度の回転精度を
得るものである。一方、金型入子母材５は、５ＵＳ４２
０Ｊ２からなり、その被加工面５ａには無電解Ｐ−Ｎｉ
メツキが施されている。

図示を省略したモータにより高精度の回転が可能となっ
たスピンドル６には、円筒状の位置決めヤトイ７が同軸
的に支持固定されており、位置決めヤトイ７はスピンド
ル６の中心軸Ａ回りに回転可能に設けられている０位置
決めヤトイ７には、金型入子母材５がねじにより着脱自
在に嵌着保持されている。金型入子母材５の被加工面５
ａは、スピンドル６の中心軸Ａに対し背向しており、ト
ーリック光学面１の子線曲率半径Ｒ１以上だけ中心軸Ａ
から突出して設けられているとともに、トーリック光学
面１の母線２が中心軸Ａと平行となるように中心軸Ａに
対し所定角度θ傾斜した状態で、金型入子母材５は位置
決めヤトイ７に周設固定されている。

一方、加工機テーブル８には、バイトホルダ９が立設さ
れており、バイトホルダ９の上部には、切削工具として
ダイヤモンドバイト１０が固設されている。ダイヤモン
ドバイト１０の刃先は、スピンドル６の中心軸Ａを含む
水平面内にあるように設けられている。加工機テーブル
８の送り方向は、スピンドル６の中心軸Ａと平行であり
、数値制御や倣い方式により円弧運動可能にコントロー
ルすることができるようになっている。

このような構成の加工機によれば、スピンドル６をモー
タにより回転すると、それに伴って金型入子母材５の被
加工面５ａは半径Ｒ２以上なる外径でスピンドル６の中
心軸六回り回転する（回転数ＳＯＯ〜１０１００００ｒ
ｐ。一方、加工機テーブル８上にバイトホルダ９を介し
て保持されたダイヤモンドバイト１０の刃先部は、回転
している金型入子母材５の被加工面５ａに当接し、半径
Ｒ１なる円弧でコントロールされて送り運動して、子線
曲率半径Ｒアの半径まで切削加工を施す。切削工具にダ
イヤモンドバイト１０を使用しているため、無電解Ｐ−
Ｎｉ面である被加工面５ａは、極めて良好な光学的鏡面
を有した面性状にターニング加工（回転、旋盤加工）さ
れる。加工後、金型入子母材５を位置決めヤトイ７から
取外すことにより、金型入子母材５の被加工面５ａに、
曲率半径Ｒ０なる母線２１曲率半径Ｒ２なる子線４を有
し、かつ外形形状の中心線３に対し、所定の角度θ傾斜
したトーリック光学面が形成される。

なお、位置決めヤトイ７に金型入子母材５を上記と同様
の構成で複数個配置したり、１回の位置決めヤトイ７の
装着で金型入子母材５のみを複数固嵌脱着させることに
より、大量の加工も可能である。また、曲率半径Ｒ，，
Ｒ，を逆にしてもよい。

本実施例では、μｍ（ミクロンオーダー）の精度で構成
することが可能であるため、所望の光学面を高精度、高
品質にかつバラツキなく大量に得ることができる。

（第２実施例） 本実施例は、金型入子母材に凹型トーリンク面を形成す
る実施例であり、第３図および第４図に基づき説明する
。

すなわち、第３図に示すように、外形形状が略角柱の金
型入子母材５に曲率半径Ｒ，なる母線２および曲率半径
Ｒ工なる子線４を有する凹型のト−ＩＪフック学面１を
、金型入子母材５の外形の中心線３に対して所定の角度
θだけ傾斜した光学鏡面を得る加工方法である。

主な構成は第１実施例と同様であるので省略することと
し、特徴的な点について説明する。

本実施例では第１実施例と同様に、金型入子母材５を保
持する位置決めヤトイ７は、主軸のスピンドル６に支持
固定されるが、金型入子母材５の被加工面５ａはスピン
ドル６の中心軸Ａに対し対向しており、位置決めヤトイ
７の内周方向にトーリック面１の子線４があり、中１と
・軸Ａからの距離が子線曲率半径Ｒ２以下となるように
位置決めヤトイ７の内側に突設されているとともに、母
線２が中心軸Ａと平行となるように中心軸Ａに対し所定
角度θ傾斜した状態で、金型入子母材５は位置決めヤト
イ７に周設固定されている。

一方、切削工具であるダイヤモンドバイト１０は、バイ
トアーム９ａにより、刃先が位置決めヤトイ７内周面側
に潜入し、中心軸Ａと同一水平面にしてかつほぼ直角に
刃先が向くように支持されている。バイトアーム９ａは
バイトホルダ９を介して加工機テーブル８上に固定され
ている。

このような構成の加工機によれば、スピンドル６を回転
させることにより、位置決めヤトイ７の内周面に嵌着し
た金型入子母材５の被加工面５ａを中心軸六回りで回転
させる。そして、ダイヤモンドバイト１０の刃先を被加
工面５ａに当て半径Ｒ，なる円弧で送り運動をコントロ
ールし、子線曲率半径Ｒ，の半径になるまで切削加工を
施す。

加工後、金型入子母材５を位置決めヤトイ７から取外す
ことにより、第３図に示したように、母線曲率半径Ｒ１
，子線曲率半径Ｒ２なるトーリック光学面を外形に対し
角度θ傾斜した凹型トーリック光学面が形成される。

本実施例においても、第１実施例と同様に、所望の光学
面を高精度、高品質にかつバラツキなく大量に得ること
ができる。

なお、前記各実施例においては、金型入子母材５が５Ｕ
Ｓ４２０Ｊ２よりなるので、被加工面５ａに無電解Ｐ−
Ｎｉメツキを施したが、金型入子母材５が無酸素銅やシ
ンチュウよりなる場合には、被加工面５ａを銅系金属に
より形成するとよい。

また、第１図、第４図に示す加工機において、ダイヤモ
ンドバイト１０の刃先送り運動を直線にすることにより
、シリンドリカル光学面も同様に角度θ傾斜して形成す
ることができる。さらに、刃先送り運動を非円弧など自
由にコントロールでき、多様の形状を形成することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、例えば３５閣ＬＳカメ
ラのファインダ一部カバーのような、光学性能を具備し
かつ流面形状を有する外装光学部品の金型入子を加工す
るにあたり、外形形状に対し、任意の角度θ傾斜したト
ーリック光学面、シリンドリカル光学面を機械加工によ
って高精度。

高品質の光学面として加工することができる。また、複
数個の加工でも高精度を維持したバラツキの小さな品質
で大量に低コストで加工することが可能になる。したが
って、上記カバー等の外装光学部品の性能が向上し、か
つ安価にすることができる。さらに、母線か子線のどち
らかが円弧を描く形状であれば直交する方向は非円弧な
ど自由な形状を形成することができ、デザイン上の自由
度も広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で用いた加工機を示す斜視
図、第２図は本発明の第１実施例で加工した金型入子の
斜視図、第３図は本発明−の第２実施例で加工した金型
入子の斜視図、第４図は本発明の第２実施例で用いた加
工機を示す斜視図、第５図および第６図はそれぞれトー
リック光学面を有する透明プラスチック部品の斜視図お
よび平面図である。 １・・・トーリック光学面　　２・・・母線４・・・子
線　　　　　　　　５・・・金型入子母材６・・・スピ
ンドル １０・・・ダイヤモンドバイト Ｒ，、Ｒ，・・・曲率半径　　　　θ・・・角度Ａ・・
・スピンドルの中心軸 第 図 ５・・・金型入子母材 ５ａ・・・被加工面 ６・・・スピンドル １０・・・ダイヤモンドバイト 第 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外面に流面形状を有するプラスチック外装光学部
   品を成形する金型入子を加工するにあたり、スピンドル
   の中心軸に対し金型入子母材の被加工面を背向または対
   向させるとともに前記中心軸に対して所定角度傾斜させ
   て金型入子母材をスピンドルに着脱自在に取付け、スピ
   ンドルの中心軸を含む平面にて刃部を支持するバイトの
   送り軌道を直線または曲線としてバイトを送り運動させ
   、シリンドリカル光学面、トーリック光学面または一軸
   対象の曲面を削成することを特徴とする流面形外装光学
   部品の金型入子加工方法。