JPH04236794A - 金型用電鋳部品の加工治具および加工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学部品を成形法に
より製造する場合に用いる金型用電鋳部品の加工治具お
よび加工方法に関し、さらに詳しくは、光学面を決定す
る金型部品であるコアを電鋳方法によって製造した場合
にコアの光学面とそれに対向する底面との平行度ならび
に外形形状を得るための加工治具および加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学部品を成形法で製造する場合に用い
る金型において、光学部品の光学面を形成する部品であ
るコアには、光学面特有の鏡面性と形状精度とが求めら
れる。特に光学面の加工に当たっては高精度の加工機が
用いられる。この加工機の精度を維持するためには、加
工環境や加工治具などにまで十分な管理が必要とされる
。このため、コアの加工においては、加工機械による実
加工時間に比べ、加工の段取りを含めた工程全体に要す
る時間が長くなる傾向にある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】したがって、光学面の
加工に要する時間をコア素材取り付けからの時間だとす
ると、時間が長くなってしまう。すなわち、コア光学面
の加工能力としては小さいものとなり、コア光学面の加
工費を高価なものとしている。また、金型を複数個取り
用に設計した場合には、コアそれぞれの光学面のばらつ
きとして、加工機の誤差の他に、加工時間が長いことに
起因する環境変化等による誤差も生じる。このため、加
工機によって加工されたコアの光学面をマスタとして用
いて電気鋳造法で転写、複製することにより、コア加工
費の低減を図ることが考えられる。

【０００４】その場合には、コアの光学面以外の形状を
後加工により製造することになるが、このとき基準とな
るのがコアの光学面である。このため、後加工での基準
として取り付け時の調整手段を用いることは困難である
。たとえばダイヤルゲージなどによる接触式の測定もし
くは加工治具を用いてその基準面へ圧し当てて固定する
などの手段を用いることは困難である。そこで、後加工
での形状精度を確保するために、マスタの一部にあらか
じめ基準を設けておき、その基準をもとに取り付け調整
のための測定もしくは加工治具の取り付けを行うことが
一般に行われている。

【０００５】一方、コアの形状精度は、金型に組み込む
場合においても光学面の軸ずれ、傾きなどが生じること
から、高精度に仕上げられていることが必要である。し
たがって、マスタに設ける基準の形状、その精度ならび
にマスタの形状そのものの決定には、後加工についての
加工方法、加工段取りなどを十分に考慮しておく必要が
あり、かなりの経験が必要とされている。

【０００６】また、マスタの基準をもとに後加工を行う
際、マスタと電鋳品との密着力は加工時の加工力に耐え
るだけの大きさが必要である。しかし、コアの電鋳にお
いては光学面の面粗度が小さく良好であること、さらに
光学面の形状が比較的単純であることから、光学面での
密着力は期待できないことになる。このため、マスタに
あらかじめ密着力を増す目的で複数の溝を設けたりする
。しかし、コアの形状としては、このような溝は一般に
不要であるため、コアの外形形状の加工段階で除去する
。この場合、電鋳品の光学面に近い箇所を後加工する必
要もあり、光学面に影響を与えないように加工するため
にも経験を必要としている。

【０００７】さらに、広く電鋳に用いられる金属である
Ｎｉの加工性の悪さから、後加工時における加工手段の
選択などに注意を要するため、コアの光学面の転写複製
手段として有効であるにもかかわらず、コアを電鋳法に
より製造することは広く一般に行われるには至っていな
い。

【０００８】この発明は、電鋳法を用いたコアの加工治
具および加工方法を提供することを目的とする。特に、
電鋳時に用いるコアの後加工用の基準、ならびにマスタ
と電鋳品との密着力を向上させる手段に要する経験を考
慮することなく、電鋳によりコアを簡単に加工すること
のできる加工治具および加工方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、光学部品を
成形法により製造する場合に用いる金型の光学面を形成
する部品であるコアの光学面を、基準とするマスタから
電鋳法で転写複製することにより形成し、その後、後加
工によってコアの外形形状を金型に組み込める形状に加
工するための治具であって、干渉計もしくはオートコリ
メータで評価可能な鏡面性を有する鏡面に開口部が設け
られた第１治具と、この第１治具の鏡面とは表裏の関係
にある面に傾き調整用支持部を介して取り付けられ、第
１治具と同じような開口部を有し、かつ第１治具との締
結手段を有する第２治具とを備えてなり、第１治具の開
口部と第２治具の開口部とが同一の中心軸を有し、第２
治具の開口部がコアをその光学面側が第１治具の鏡面側
となるように取り付けることのできるコア取り付け部を
有している金型用電鋳部品の加工治具である。

【００１０】また別の観点からすると、この発明は、上
記の加工治具を用いて、干渉計もしくはオートコリメー
タにより第１治具の鏡面を基準とし、コアの光学面が基
準と同一となるように第２治具の支持部を調整し、その
後、第１治具と第２治具とを締結固定し、第１治具の鏡
面を加工基準として加工機に取り付けてコア底面を加工
することにより、その加工機の有する加工精度でコア光
学面とコア底面との平行度を得る金型用電鋳部品の加工
方法である。

【００１１】すなわち、この発明は、電鋳により製造さ
れた光学面をもつコア素材の平行度を得るための加工方
法として、高精度に加工された治具の光学面を基準とし
て、その面にコアの光学面を一致させることによって治
具の光学面を新たに基準としてコアの底面を加工可能と
することを特徴とする。ここで、加工治具には、治具に
取り付けた状態でコア素材の治具内での位置を特定する
ことを可能とする手段、たとえば基準面、基準穴などが
設けられるのが好ましい。このような手段によって、コ
アの外形形状の加工が容易になる。

【００１２】

【実施例】以下に具体的な加工治具の構成とそれを用い
た加工方法を示す。図１に治具の構成例を示す。１は第
１治具であり、これは３で示される鏡面を有する。鏡面
３は表面粗さ０．１μｍ以下で平面度１〜２λ（たとえ
ばλ＝６３３ｎｍ）以下に加工されている。その鏡面３
には開口部４がある。そして、その開口部４と同一の中
心軸を有する開口部５を備えた第２治具２が、開口部５
と同心である円の円周上の３点で調整用押しネジ６と鋼
球７とを介して第１治具１と接している。また、第１治
具１と第２治具２とは、押圧手段である押圧バネ８を介
して第１治具１に取り付けられたネジ９で、分離するこ
とのないように締結されている。そして、押しネジ６に
よって第１治具１に対する第２治具２の傾きを調整する
ことが可能なようにされている。

【００１３】第２部材２の開口部５には、コアを取り付
けることができるように押しネジ１０が設けられている
。開口部５の形状は、コアの治具への取り付けに際して
取り付け誤差を低減し、加工時の加工力による変形を低
減することを目的とするときは、できる限りコアの形状
に近いものが好ましい。

【００１４】このような構成の治具を使用する加工方法
の具体例として、干渉計を用いてこの治具へコアを取り
付けて調整し固定するまでの方法を示す。図２に示すよ
うに、第２治具２に、押しネジ１０もしくは接着剤１３
による接着などの取り付け手段で、コア１２の光学面１
１が第１治具１の鏡面３と同じ方向になるように取り付
ける。このとき、第１部材１の鏡面３と第２部材２の開
口部５に設けたコア取り付け部とはできる限り垂直に加
工、組み立て調整されていることが、次の工程での作業
を容易にするために好ましい。

【００１５】また、干渉計などを用いる調整工程で第１
治具１と第２治具２とが軸ずれを生じないように、第１
治具１と第２治具２とを、その重量もしくはネジ６によ
る第２治具２の傾き調整時に軸ずれを生じない程度の力
であらかじめ組み立てておくことが必要である。次に、
干渉計で第１治具１の鏡面３が基準となるよう、また干
渉計の光軸と直角になるよう調整を行う。そして、鏡面
３が干渉計の光軸と直角になり、図３に示すような干渉
縞が現れるよう調整する。調整に当たっては、干渉計で
の測定に使用される、傾きの調整可能な測定用試料台を
使用することが好ましく、第１治具１の形状もそれに合
わせておくことが好ましい。なおこの調整は、後ほど行
う、コアの光学面１１を第１治具１の鏡面３と平行に調
整するに当たって調整を容易にするための作業である。 このとき、第１治具１の鏡面３がある傾きをもって測定
されていても、コアの光学面１１を第１治具１の鏡面３
の傾きに合わせるよう調整することも可能なことは明ら
かである。

【００１６】基準面となる第１治具１の鏡面３の調整が
できているため、その面と同程度の傾きとなるように鋼
球７に接するネジ６でコアが取り付けられている第２治
具２の傾きを調整する。すなわち、たとえばコア光学面
１１が平面である場合には図４に示すように、コア光学
面１１の傾きを示す干渉縞の間隔が第１治具１の鏡面３
の間隔と同程度となるよう調整する。そして、ネジ９で
第１治具１と第２治具２とを締結固定する。その後、コ
ア光学面１１を後加工時に損傷することのないように保
護膜をコア光学面１１上に形成して調整が終了する。

【００１７】以上の作業により第１治具１の鏡面３とコ
ア光学面１１とが波長程度の誤差で互いに平行に調整さ
れている。したがって、第１治具１の鏡面３を基準とし
てコア底面１４を加工機に取り付けて加工を行えば、加
工機の持つ加工精度程度で容易に加工することができる
。取り付け方法としては、たとえば第１治具１を炭素工
具鋼などの磁性材料を用いて作成すればマグネットチャ
ックが使用できる。また、加工に際しても容易に研削加
工が行えるため好ましい。また、この考案による治具に
は、第１治具１もしくは第２治具２に、次の工程である
外形加工に当たっての基準となる直交面２１，２２もし
くは２箇所の穴または点などの、直交軸を規定できる手
段を設けておくのが好ましい。これにより、治具内での
コア素材１２の位置を、光学面１１の境界もしくはマス
タ加工段階であらかじめ設けた光学面１１の中心軸を示
すマークなどの手段を用いて特定することができる。 そして、治具をそのまま外形形状の加工治具として用い
ることができる。

【００１８】調整にあたっては、干渉計の代わりにオー
トコリメータを用いてもよい。コアの形状が球面、非球
面などとなった場合には、干渉計、オートコリメータを
それぞれの既知の測定系とすることで、治具の鏡面とコ
ア１２の光軸の傾きを測定することができれば対応でき
ることは言うまでもない。

【００１９】以下に、この考案の実施例を具体的な数字
をあげて、より詳細に説明する。直径４ｍｍで光学面が
平面であるコア素材１２を用いて円筒状のコアに加工し
た例について説明する。コア素材１２は、Ｎｉ電鋳法に
よる内部応力によって光学面１１に悪影響を与えないよ
うに光学面１１の面積のおおむね２倍程度の大きさで電
鋳され、マスタから分離されたものである。そして、光
学面１１を保護膜たとえばファインケミカル社製の超精
密部品用保護剤であるクリーンコートＳでコートした後
に、コア仕上がり寸法近くまで加工ひずみを生じにくい
ワイヤカット放電加工機などで加工されている。したが
って、コア素材１２において加工の基準となる場所は光
学面１１のみである。

【００２０】したがって、コア１２の光学面１１を基準
として、順次、加工を行って加工基準を製造して行く必
要がある。この実施例では、まず光学面１１と対向する
底面１４の平行度を得ることとし、そのために用いる加
工治具、加工方法について述べる。

【００２１】第１治具１の材質としては、直径５０ｍｍ
，厚さ２０ｍｍの丸材を用いる。そして、炭素工具鋼Ｓ
ＫＤ１１を用いてロックウェル硬度Ｃスケールで５０〜
５５の硬度となるまで熱処理を行う。その後、ラップ加
工によって表面粗さ０．１μｍＲｍａｘ以下、平面度１
μｍ程度に加工してある。また開口部４として、第１治
具１の中央に鏡面部での直径が約１２ｍｍである穴４が
設けてある。第２部材２にはコア取り付け部に続いて、
第１治具１の穴４に向かって大径となる開口部としての
テーパ穴５が設けてある。

【００２２】第２治具２には、第１治具１と同じ形状、
同じ材質の材料を用いて中心に、コア直径よりわずかに
大きい直径４．１ｍｍの穴部が設けられている。また、
その穴部にはコア取り付け用の押しネジ１０が設けられ
ている。さらに、第１治具１の側面には互いに直交する
２面２１，２２が高精度で設けられている。

【００２３】第１治具１と第２治具２とは、第２治具２
に設けられた直径４０ｍｍの円の円周上の３等分点のそ
れぞれに設けられネジ６で押された状態になるベアリン
グ用の鋼球７を介して接するようにされている。また、
第１治具１と第２治具２とは、鋼球７の設けられた３点
とそれぞれ３０度の位相ずれをもって第２治具２に設け
られた２つの穴にそれぞれ取り付けられた押圧バネ８を
介して、第１治具１に設けられた直径４０ｍｍの円の円
周上の３等分点のそれぞれに設けられたネジ穴にはめら
れたネジ９で連結固定されている。押圧バネ８は治具全
体の姿勢の変化により治具の重量で第１治具１と第２治
具２とがずれることなく常に接触するよう力を加えるこ
とができるようにしてある。さらに押圧バネ８は、ネジ
９を締めることによって密着し、その締結力によって強
固に第２治具１と第２治具２とを締結できるようにバネ
定数、自由長を設定してある。

【００２４】コア１２の治具への取り付けに当たっては
、コア１２が小さいために押しネジによる固定によらず
に、押しネジで仮止めしたコア１２を耐熱性を有する瞬
間接着剤アルテコ９０を用いて固定してある。

【００２５】保護膜を除去したコア１２を治具に取り付
ける。そして、この治具を試料台に取り付け、干渉計を
用いて第１治具１の鏡面３が干渉計の光軸に対して１〜
２λ程度の傾きとなるように試料台の調整を行う。その
後、第２治具２に取り付けられたコア１２の干渉縞が第
１治具１の傾きと同程度になるようにあらかじめネジ６
を緩めて、ネジ６で第１治具１に対する傾きを調整でき
るようにした第２治具２の傾きを調整する。

【００２６】その後、ネジ９を締めて第１治具１と第２
治具２を固定し、傾きの調整に変化がないことを再度干
渉計で確認をした後に、研削盤のマグネットチャックに
取り付けてコア底面１４の研削加工を行った。

【００２７】次に、工学顕微鏡を用いて第１治具１に設
けられた基準直交面からの光学面１１の境界の位置を測
定し、治具内での光学面１１の中心位置を特定した。そ
の後、治具研削盤を用いてコアの取り付けられた治具を
取り付け、治具の直交面からコア素材１２の光学面１１
の中心を特定し底面１４に近い部分の加工を行いコアの
第１基準とした。その後、コア１２を治具から取り外し
オプチカルフラットに接着し、コア１２の第１基準を基
に治具研削盤を用いてコア１２を円筒状に加工したとこ
ろ、コア１２外形と光学面１１との軸ずれは２μｍ以下
と良好な結果を得た。また、コア１２とオプチカルフラ
ットとの傾きを測定した結果は３λとなり、良好な平行
度を得ることができた。

【００２８】

【発明の効果】この発明の加工治具および加工方法によ
れば、電鋳時に用いるコアの後加工用の基準、ならびに
マスタと電鋳品との密着力を向上させる手段に要する経
験を考慮することなく、電鋳によりコアを簡単に加工す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の実施例における治具の断面図。

【図２】　　図１における治具にコア素材を取り付けた
状態を示す断面図。

【図３】　　干渉計により第１治具の鏡面を調整した場
合の干渉縞を示す図。

【図４】　　干渉計によりコアの光学面を調整した場合
の干渉縞を示す図。

【符号の説明】

１　　　　第１治具　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２　　　　第２治具４　　　　穴（開口部）　
　　　　　　　　　　　　　　　５　　　　テーパ穴（
開口部） ６　　　　傾き調整用押しネジ　　　　　　　　　　７
　　　　鋼球８　　　　押圧バネ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　９　　　　固定用ネジ１０　　　
　コア取り付け用押しネジ　　　　１１　　　　コア光
学面 １２　　　　コア素材　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１３　　　　コア取り付け用接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光学部品を成形法により製造する場合
   に用いる金型の光学面を形成する部品であるコアの光学
   面を、基準とするマスタから電鋳法で転写複製すること
   により形成し、その後、後加工によってコアの外形形状
   を金型に組み込める形状に加工するための治具であって
   、干渉計もしくはオートコリメータで評価可能な鏡面性
   を有する鏡面に開口部が設けられた第１治具と、この第
   １治具の鏡面とは表裏の関係にある面に傾き調整用支持
   部を介して取り付けられ、第１治具と同じような開口部
   を有し、かつ第１治具との締結手段を有する第２治具と
   を備えてなり、第１治具の開口部と第２治具の開口部と
   が同一の中心軸を有し、第２治具の開口部がコアをその
   光学面側が第１治具の鏡面側となるように取り付けるこ
   とのできるコア取り付け部を有している金型用電鋳部品
   の加工治具。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の加工治具を用いて、干
   渉計もしくはオートコリメータにより第１治具の鏡面を
   基準とし、コアの光学面が基準と同一となるように第２
   治具の支持部を調整し、その後、第１治具と第２治具と
   を締結固定し、第１治具の鏡面を加工基準として加工機
   に取り付けてコア底面を加工することにより、その加工
   機の有する加工精度でコア光学面とコア底面との平行度
   を得る金型用電鋳部品の加工方法。
3. 【請求項３】　　治具の外形加工の基準となる直交軸を
   規定し、それによって第２治具の開口部におけるコア取
   り付け部に取り付けられたコアの位置を特定しうる直交
   軸規定手段を備えている請求項１記載の加工治具。