(57)【要約】【課題】凹レンズを高精度に球面加工する際、凹面部を創成した際に凹面部と端面で形成される稜線に割れや欠け等の傷が発生することを防止することにある。【解決手段】工具１１を超音波振動させつつ被加工物Ｗに凹面部を加工する場合、被加工物Ｗの上面にダミー部材３０を接着してそのダミー部材３０を含めて加工する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置し、超音波振動が付与された工具によって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工して前記被加工物に凹面部を加工するようにしたことを特徴とする凹面加工方法。
【請求項２】
被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置するダミー部材配置工程と、
超音波振動が付与された工具を当接することによって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工し、前記被加工物に凹面部を加工する加工工程と、
前記加工工程において加工部に砥粒を分散させた加工液を供給する供給工程と、
を具備したことを特徴とする凹面加工方法。
【請求項３】
前記ダミー部材の材料が前記被加工物と同一の材料であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凹面加工方法。
【請求項４】
前記被加工物が結晶材料であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の凹面加工方法。
【請求項５】
前記ダミー部材が前記被加工物に加工される凹面部より狭い径の孔付きのものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の凹面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を超音波振動させつつ、例えば凹レンズ等の被加工物に凹面部を加工する凹面加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズやその他の光学素子などの被加工物に対して球面を形成する場合の創生加工方法として特許文献１に挙げられるものがある。この創生加工方式は、本願添付の図面における図７に示すように、超音波を伝播させるホーン１の先端に凹球面を形成してなる工具保持受け部２を設け、この工具保持受け部２に加工用球体３を取り付ける。そして、図面の図８に示すように、ホーン１から加工用球体３に超音波振動を付与すると共に、加工用球体３を被加工物４の表面に押し付けながら両者の接触面に砥粒５を懸濁した加工液６を供給して研磨加工を施す。すると、被加工物４には球体３の球形に近似の凹球部７が加工される。
【特許文献１】特開平１１−３３３７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような従来の創生加工方法にあっては以下のような問題点があった。この問題点を本願添付の図面の図９を用いて説明する。
【０００４】
被加工物４には球体３の形に近似した凹球部７が形成される。被加工物４には凹球部７が形成されずに残った端面（平面）８と前記凹球部７の境界には全周にわたり鋭い稜線９が形成される。この稜線９は凹球部７が深く形成される程、その凹球面の接線と端面８とがなす角度θが９０°に近くなる。したがって、凹球部７が深く形成される程、稜線９には割れや欠け等の傷が発生し易くなる。
【０００５】
具体的には、図１０や図１１に示すような割れ１０ａや欠け１０ｂが稜線９付近に発生してしまう。このような割れ１０ａや欠け１０ｂは被加工物４が結晶材料など脆い材料の場合や微小な部品であるような場合、特に発生し易い。
【０００６】
このような割れ１０ａや欠け１０ｂが一旦発生してしまうと、後工程の洗浄・コーティング・組み立て等の作業時、その割れ１０ａや欠け１０ｂが更に拡大してしまうこともあった。
【０００７】
また、このような割れ１０ａや欠け１０ｂが光学的な有効径（光の通る領域）にまで割れ１０ａや欠け１０ｂが進展してしまう場合もあり得る。このため、製品が光学部品として使いものにならなくなってしまうこともあった。
【０００８】
本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、例えば凹レンズを加工する際、その凹面部を創成した際に凹面部と端面で形成される稜線に割れや欠け等の傷が発生することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置し、超音波振動が付与された工具によって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工して前記被加工物に凹面部を加工するようにしたことを特徴とする凹面加工方法である。  
また、本発明は、被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置するダミー部材配置工程と、超音波振動が付与された工具を当接することによって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工し、前記被加工物に凹面部を加工する加工工程と、前記加工工程において加工部に砥粒を分散させた加工液を供給する供給工程と、を具備したことを特徴とする凹面加工方法である。  
そして、前記ダミー部材の材料が前記被加工物と同一の材料である場合または前記被加工物が結晶材料である場合を含む。  
さらに、前記ダミー部材が前記被加工物に加工される凹面部より狭い径の孔付きのものである場合を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超音波振動を工具に伝動させ凹面部を加工する際、工具により安定して加工することができ、それに伴い、加工品質・加工能率が向上することである。また、ダミー部材が被加工物に加工される凹面部より狭い径の孔付きのものであれば、工具の偏心を防ぐことにより、凹面部の偏心を抑えられることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１は凹球面加工装置を示しており、この凹球面加工装置では、加工を行う機構側の工具軸部Ａが上方に配置され、加工が施されるワーク側に位置するワーク軸部Ｂが下方に配置されている。工具軸部Ａ及びワーク軸部Ｂは図示を省略した架台に取り付けられている。
【００１２】
前記加工軸部Ａは図示を省略した架台に取り付けた左右のガイド１２に沿って上下方向への移動が可能であり、この加工軸部Ａの移動は上下それぞれの定位置で停止される様になっている。また、この加工軸部Ａはコントローラー１３によって出力が制御される超音波発信器１４と、この超音波発信器１４の下端部分に一体的に取り付けられた軸体１５と、この軸体１５の下端部に固定されたホーン１６とを備える。ホーン１６の下端部には凹球面加工用工具１１が取り付けられている。ここでの工具１１は鋼球からなる。
【００１３】
また、ホーン１６の下端部に形成される工具取付部は、前述した図７の場合と同様、前記工具１１の球面と同じ形状及び曲率となっている凹球面状により工具保持受け部１７を形成したものである。そして、図３に示すように、窪み状の工具保持受け部１７内に前記工具１１を嵌め込み、工具１１は転動自在な状態で保持される。
【００１４】
前記ホーン１６は被加工物である結晶材料のレンズ用ワークＷに向かって先細りするテーパ状の外形に成形されている。このため、前記超音波発信器１４から伝播する超音波振動を増幅して球状の工具１１に伝達することができる。
【００１５】
一方、ワーク軸部Ｂは被加工物であるレンズ用ワークＷが接着により貼付け固定される載置台（貼付皿）２１と、この載置台２１を支持するシリンダー２２とを備える。前記シリンダー２２は球状の工具１１とレンズ用ワークＷが当接した状態の載置台２１を上方へ向けて押圧し、工具軸部Ａ方向へ荷重をかける加圧手段として機能する。
【００１６】
載置台２１の上面にはマイクロメーター２５が当接しており、このマイクロメーター２５は被加工物であるレンズ用ワークＷへの球面の創成に伴う載置台２１の上下方向への変位量を測定する。このマイクロメーター２５はレンズ用ワークＷへの凹球面の創成に伴って載置台２１が変位する変位量を測定する測定手段を構成する。
【００１７】
尚、測定手段としては、載置台２１の変位量を測定するのに替えて、載置台２１側を定位置に固定し、球状の工具１１における上下方向の変位量を測定するようにしたものでもよい。
【００１８】
以上の構成に加えて、工具１１とレンズ用ワークＷとの当接領域には砥粒としてのダイヤモンドパウダーを水に分散させた加工液（スラリー）２６を滴下して供給するようにしたディスペンサー２７が設けられている。このディスペンサー２７は加工液２６の供給手段として機能する。
【００１９】
次に、前記凹球面加工装置を用いて凹球面加工法を実行する場合の手順について説明する。
【００２０】
まず、図２に示すように、被加工物であるレンズ用ワークＷを載置台２１の上面に予め接着して固定しておき、そのレンズ用ワークＷの上面にダミー部材３０を載せて接着する（ダミー部材配置工程）。
【００２１】
このとき、使用する接着剤としては特に限定されるべきものではないが、熱可塑性接着剤や紫外線硬化型接着剤若しくは２液混合型接着剤または瞬間接着剤のようなものであってもよい。ダミー部材３０の形としてはレンズ用ワークＷの上面に密着し得る形状がよく、通常、円板状のものでよい。また、ダミー部材３０の大きさとしては外径が被加工物としてのレンズ用ワークＷと類似の外径であれば特に制限はないが、好ましくはレンズ用ワークＷと同一の外径であることが取り扱え易い。ダミー部材３０の厚さについても特に制限はないが、ダミー部材３０の厚さがあまり厚いと、加工する凹球面が半球に近くなるため、加工が困難になるおそれがある。逆に、ダミー部材３０の厚さが薄すぎると、今度は被加工物としてのレンズ用ワークＷに貼り付ける際に割れてしまうこともあるので、厚さは０．１mm〜１．５mm程度が好ましい。ダミー部材３０の材質についても、特に制限されるものではないが、被加工物としてのレンズ用ワークＷと同一材料が好ましい。いずれにせよ、ダミー部材３０の形状・材質は加工を行った際に問題が発生しないレベルで設定が可能である。
【００２２】
次に、図３に示すように、ホーン１６における凹面を形成した工具取付部１７に対して球状の工具１１を、磁力などにより保持・固定させる。加圧用シリンダー２２により載置台２１を上昇させ、球状の工具１１とホーン１６が当接した状態から加圧し始める。また、ディスペンサー２７から加工液２６を加工部分に向けて吐出する（供給工程）。超音波発信器１４から出力された超音波振動がホーン１６および球状の工具１１に伝わり、これと同時に、ダミー部材３０から順に加工が始まる。超音波が伝達される球状の工具１１によりこれに接触する部分の加工が進行する。この加工が進行して行くに連れ、図４に示すように、ダミー部材３０から被加工物としてのレンズ用ワークＷまでダミー部材３０と同様に加工される（加工工程）。
【００２３】
この加工の際、従来では図１０及び図１１に示すように、ダミー部材３０のエッジ部３１には加工に伴う振動により割れや欠けが発生してしまっていたが、本実施形態では、図４に示すように、レンズ用ワークＷはダミー部材３０で蓋のように覆われ、保護されているので、レンズ用ワークＷに割れや欠けが発生しない。
【００２４】
レンズ用ワークＷに所定の加工が施された後、図５に示すように、レンズ用ワークＷからダミー部材３０を剥離し、最後に載置台２１からレンズ用ワークＷを取り外して製品としてのレンズを得る。
【００２５】
本実施形態によれば、被加工物のエッジ部には割れや欠けがほとんど発生せず、したがって、生産性が向上し、製品の品質を高めるという効果を発揮する。
【００２６】
ところで、被加工物のエッジ部に発生する割れや欠けは被加工物が結晶材料など脆い材料の場合や微小な部品であるような場合に特に発生し易い傾向がある。このような割れや欠けが一旦発生してしまうと、後工程の洗浄・コーティング・組み立て等の作業時、更に割れや欠けが拡大し易い。加えて、光学部品として使用する際にあっては光学的な有効径（光の通る領域）にまで割れや欠けが進展してしまい、この場合によっては光学部品として使いものにならなくなってしまうこともあったが、本実施形態によればそのようないずれの問題点も解決することができる。
【００２７】
また、前記ダミー部材に被加工物と異なる材質を使用した際には加工条件が変わるが、上述したように同一材質のものを使用する事により安定した加工が行える。もちろん、ダミー部材が被加工物と異なる材質を使用した場合でも上述したような効果を得ることができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。上述した第１実施形態と同一の部分は同一の番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施形態ではダミー部材４０として中心部に孔４１を設けた管状のものを使用する。このダミー部材４０の中心に位置する孔４１の径は被加工物に創成されるエッジ部の内径よりも小さく設定することが好ましい。その他の構成についても第１実施形態と同様である。
【００３０】
このダミー部材４０を用いた加工手順としては上述した第１実施形態と同様であるが、最初に管状のダミー部材４０を被加工物としてのレンズ用ワークＷの上面に同心的に配置して接着する。
【００３１】
以後の超音波を用いた加工方法も、上述した第１実施形態と同様であるが、球面加工を行う場合、ダミー部材４０の孔４１における上部開口に球状の工具１１を当接させた状態で、加工液供給装置のディスペンサー２７から加工液２６を加工位置に向けて供給しつつ、超音波振動がホーン１６および球状の工具１１を伝播して、球状の工具１１と管状のダミー部材４０との接触点（すなわち、加工位置）に超音波振動が伝わり加工が進行する。
【００３２】
このとき、ダミー部材４０には孔４１があるので、球状の工具１１がダミー部材４０を加工する体積が、第１実施形態と比較して少なくなる。これにより加工に伴う工具１１の形状崩れがほとんどなく、加工品質が極めて良好になる。さらに、球面加工後の状態は上述した第１実施形態での図４と同じ状態となり、管状のダミー部材４０を剥がした後も被加工物のエッジ部には割れや欠けが発生しない。
【００３３】
本実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、被加工物のエッジ部に割れや欠け等の傷がほとんど発生せず、加工品質の向上という意味で優れた効果を発揮する。加えて、加工用工具１１の除去する体積を少なくすることにより、加工用工具１１の形状の崩れを極力抑えることができ、加工品質の維持といった面でも優れた効果を奏する。
【００３４】
尚、本発明は、前述した実施形態のものに限定されるものではなく、他の形態にも適用が可能である。また、前述した説明によれば、以下の事項またはそれらの事項を適宜選択して組み合わせた事項が得られる。
【００３５】
１．被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置し、超音波振動が付与された工具によって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工して前記被加工物に凹面部を加工するようにしたことを特徴とする凹面加工方法。  
２．被加工物の加工面にダミー部材を密着して配置するダミー部材配置工程と、
超音波振動が付与された球状の工具を当接することによって前記ダミー部材側からそのダミー部材を含めて加工し、前記被加工物に凹面部を加工する加工工程と、
前記加工工程において加工部に砥粒を分散させた加工液を供給する供給工程と、
を具備したことを特徴とする凹面加工方法。  
３．前記被加工物の加工面に前記ダミー部材を配置する際、前記被加工物の加工面とダミー部材を接着させることを特徴とする項１または項２に記載の凹面加工方法。  
４．前記ダミー部材の材料が前記被加工物と同一の材料であることを特徴とする項１、項２または項３に記載の凹面加工方法。  
５．前記被加工物が結晶材料であることを特徴とする項１、項２、項３または項４に記載の凹面加工方法。  
６．前記ダミー部材が前記被加工物に加工される凹面部より狭い径の孔付きのものであることを特徴とする項１乃至項５のいずれかに記載の凹面加工方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る凹球面加工装置の正面図である。
【図２】同じく本発明の第１実施形態に係る凹球面加工手順における貼付皿に接着された被加工物の上面にダミー部材を貼り付ける際の状態の説明図である。
【図３】同じく本発明の第１実施形態に係る凹球面加工手順における超音波によりレンズに凹球面を創成する状態の説明図である。
【図４】同じく本発明の第１実施形態に係る凹球面加工手順における凹球面を創成された後の被加工物の説明図である。
【図５】同じく本発明の第１実施形態に係る凹球面加工手順における凹球面を創成された後の被加工物からダミー部材を剥がす際の状態の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態にて用いる管状ダミー部材を被加工物に貼り付けた状態を示す説明図である。
【図７】従来の加工装置におけるホーンおよび球状工具の保持状態の断面図である。
【図８】従来の加工装置に加工液を供給した状態の断面図である。
【図９】従来の加工完成品の凹球部とエッジ部を示す断面図である。
【図１０】従来の加工完成品の凹球部を真上から見た平面図である。
【図１１】従来の加工完成品の凹球部を斜めから見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１…加工用工具
１４…超音波発信器
１６…ホーン
２１…載置台
３０…ダミー部材
３１…エッジ部
Ｗ…レンズ用ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005324270.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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