JP5609216B2 - 成形プラスティック部材の形状修正方法及びプラスティック部材用形状修正装置 - Google Patents
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Description
請求項11の発明によるプラスティック部材用形状修正装置は、成形されたプラスティック部材を保持する保持手段と、保持手段に保持された成形プラスティック部材の形状を計測する計測手段と、計測手段の計測結果に基づいて、計測された形状とプラスティック部材の基準形状とのずれ量を算出する算出手段と、算出手段が算出したずれ量に基づいて、保持手段に保持された成形プラスティック部材の所定部位にレーザ光を照射して溝を刻設するレーザ照射手段と、を備えることを特徴とする。
図1に示されるように、成形プラスティック部材用形状修正装置(以下、形状修正装置と略す)100は、プラスティック部材10を保持する保持具11と、レーザマーカ12と、M型ブロック13と、反射ミラー14A,14Bと、レーザ変位計15,16と、演算制御部17とを備え、プラスティック部材10の形状測定及び形状修正を行う。
保持具11は、X方向に移動可能であり、プラスティック部材10の一端を脱着可能に固定する。図1では、プラスティック部材10の長手方向がX方向と一致するように固定している。
レーザマーカ12は、例えばYAGレーザである。
このような反射ミラー14A、14Bは、反射ミラ−板を三角柱ブロック13A,13Bの斜面に貼り付けてもよいし、または、三角柱ブロック13A,13Bの斜面にミラーコーティングを施してもよい。
また、レーザマーカ12は、反射ミラー14Bに向けてレーザビームL2を射出し、このレーザビームL2を角度θ2に渡って走査することができる。
なお、レーザマーカ12は、レーザビームL1とL2との両方を同時に射出することもできるし、その一方を択一的に射出することもできる。
レーザビームL1,L2は、角度θ1,θ2の走査によって、プラスティック部材10の表面及び裏面をZ方向、即ち上下方向に横切るように、プラスティック部材10の両面の上端から下端まで走査照射する。レーザビームの照射によって、プラスティック部材10の表面、裏面に、極めて細い溝である刻線が刻設される。
レーザ変位計15,16は、それぞれ測定光M1,M2をプラスティック部材10の測定スポット150,160にそれぞれ照射し、そこからの反射光を受光して、測定スポット150,160までの距離d1,d2を測定する。測定スポット150,160は、プラスティック部材10のX方向の中心線上にある。
図3(a)に示されるように、刻線領域121には、後述するレーザ照射によって複数本の刻線120がプラスティック部材10の上端から下端まで形成される。刻線120は、図3(b)のA−A矢視断面図に示されるように、プラスティック部材10の表面近傍に浅い溝として形成される。
複数本の刻線120は、例えば、等間隔0.14mmで互いに平行に刻設される。線幅は、0.05mm〜0,5mmの範囲が好ましい。このような複数本の刻線120の形成は、レーザマーカ12がレーザビームL1,L2をX方向に微少量づつ偏向させて射出することによって形成することもできるし、保持具11をX方向に微少量づつ移動して、レーザビームL1,L2を照射することによって形成することもできる。なお、刻線120は、線状の溝に限らず、不連続な溝、例えば小孔の連なりであってもよい。
図4(a)は、成形されたプラスティック部材10に残留する内部応力分布を示し、図4(b)は、図4(a)の状態のプラスティック部材10に後述するレーザ照射によって刻線領域121を形成した時の内部応力分布を示す。これらの内部応力分布は、等高線方式の縞101で表わされ、同一の応力値をもつ地点は同一の線分で表わされる。なお、このような応力分布が生じるのは、プラスティック部材10の成形時の金型圧力や冷却過程における冷却速度などに起因する。
図4(b)に示すように、プラスティック部材10の上面10Aにのみ刻線120を形成すると、上面10A側の応力が解放される結果、上面10Aが凹面形状に湾曲するような形状変化が生じる。
また、刻線領域121の幅を広くすることにより、多数の刻線120を形成することによっても、大きな形状変化を得ることができる。
更に、図3に示した複数本の刻線120を、所定の間隔を空けて、複数箇所に形成することによっても一層大きな形状変化を得ることができる。
このように、レンズホルダー10は、撮影レンズ10aをその光軸が撮影光軸に一致するように保持する。従って、レンズホルダー10の形状が成形時に所定の設計形状、即ち基準形状に一致していないと、撮影レンズ10aをその光軸が撮影光軸に一致するように保持することができなくなってしまう。
射出成型機によって成形されたレンズホルダー10にレンズ10aを取り付ける。その後に、レンズホルダー10のアーム部110Bを保持具11に固定する。
レーザ変位計15,16は、測定光M1,M2をレンズホルダー10の測定スポット150,160にそれぞれ照射し、それぞれ反射光を受光し、距離d1,d2を測定する。
演算制御部17は、この測定された距離d1及びd2とレーザ変位計15,16の間隔Dとからレンズホルダー10のレンズ保持部110A(図5参照)の形状を算出する。
例えば、基準形状のレンズホルダー10を保持具11に取り付けた場合には、測定スポット150までの距離がd1であり、測定スポット160までの距離が(d2+Δd)であるとすると、上記のズレ量は、Δdとして算出される。
演算制御部17は、この算出したズレ量に基づきレーザマーカ12のレーザビームL1、L2の選択やレーザビームの照射位置やレーザビームの強度などのレーザビーム照射条件を決定する。例えば、レーザビームL1を使用し、9Wのレーザパワーで刻線領域121に刻線を0.14mmピッチで10本形成するという条件を定める。
レーザビームの照射後に、再びレーザ変位計15,16から測定光M1,M2を照射して、測定スポット150,160までの距離d1、d2を測定する。距離d1は変わらず、距離d2が(d2+Δd)となれば、プラスティック部材10は目標の形状に修正できたことになる。なお、上記の説明では、測定スポット150,160の2点を計測しているが、3点以上の測定スポットを計測し、これらの計測結果から目標の形状に修正してもよい。
なお、この例では、1回のレーザビーム照射で目標の形状に修正できなかった場合は、レーザビーム照射と変位測定を繰り返す。
なお、上述したレーザ変位計15,16による第1回目の測定とその後のレーザマーカ12によるレーザ照射とその後のレーザ変位計15,16による第2回目の測定などは、全てレンズホルダー10が保持具11に固定された状態で行われる。
このようなレーザ照射加工は、例えば、刻線領域121に刻線を施した後に、形状測定を行い、この形状測定によっても基準形状に対してズレ量が存在した場合に、刻線領域122に複数本の刻線を刻設し、この後に再度形状測定して上記ズレ量が存在した場合に刻線領域123に複数本の刻線を刻設する。
(1)成形されたプラスティック部材10にレーザビームを照射して形状を修正するので、熟練と長時間を要する成形金型の修正作業が不要となる。
(2)プラスティック部材10を保持具11に固定したままでプラスティック部材10に対する形状修正と形状測定ができるので、プラスティック部材10の保持具11への着脱作業が不要となり、また、着脱に伴う誤差がなくなる。
(3)プラスティック部材10を保持具11に固定したままでプラスティック部材10に対する形状修正と形状測定を繰り返し行うことができるので、高精度の形状修正が可能である。
特に、本発明は、加熱工程を含む成形方法、即ち上述した射出成形、或いはプレス成形で製造されたプラスティック部材に対して適用するのが好ましい。プラスティック部材の材料としては、ナイロンやガラス繊維を配合した樹脂を用いることができる。
上述の実施の形態では、レンズホルダーにレンズを取り付けた状態で計測やレーザ照射をするとの説明であったが、もちろん、レンズホルダー単体に対して計測やレーザ照射を行い、形状修正が完了した後にレンズホルダーにレンズを取り付けてもよい。
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されるものではない。
12:レーザマーカ 13:M型ブロック
14A,14B:反射ミラー 15,16:レーザ変位計
17:演算制御部 100:形状修正装置
120:刻線 121,122,123:刻線領域
Claims (11)
- 成形されたプラスティック部材の形状を計測する第1の計測工程と、
前記第1の計測工程の計測結果に基づいて、前記計測された形状と前記成形プラスティック部材の基準形状とのずれ量を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出されたずれ量に基づいて、前記成形プラスティック部材の所定部位にレーザ光を照射して第1の溝を刻設する第1のレーザ照射工程と、を含むことを特徴とする成形プラスティック部材の形状修正方法。 - 前記算出工程は、前記計測された形状と前記成形プラスティック部材の基準形状とのずれ位置を更に算出し、
第1のレーザ照射工程は、前記算出工程で算出されたずれ量及びずれ位置に基づいて、前記成形プラスティック部材の所定部位にレーザ光を照射して前記第1の溝を刻設することを特徴とする請求項1に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。 - 前記レーザ光が照射された前記成形プラスティック部材の形状を計測する第2の計測工程を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記第2の計測工程後にその計測結果に基づき、前記成形プラスティック部材の所定部位に2回目のレーザ光を照射して第2の溝を刻設する第2のレーザ照射工程を更に備え、
前記第2のレーザ照射工程は、前記第1のレーザ照射工程によって刻設された前記第1の溝の位置とは異なった位置に前記第2の溝の刻設を行うことを特徴とする請求項3に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。 - 前記第1のレーザ照射工程により刻設された前記第1の溝は、前記成形プラスティック部材の一方の側端部から他方の側端部まで、延在することを特徴とする請求項1または2に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記第1のレーザ照射工程は、前記第1の溝を所定の間隔で複数本刻設することを特徴とする請求項1または5に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記第1のレーザ照射工程により刻設された前記第1の溝は、その幅が0.05mm〜0,5mmであることを特徴とする請求項1または2に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記第1のレーザ照射工程は、前記第1の溝を、所定の間隔で複数本刻設し、更に前記複数本の溝から前記所定の間隔よりも大きく離れた位置に所定の間隔で複数本更に刻設することを特徴とする請求項1または2に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記成形プラスティック部材は、加熱を伴う成形方法により成形されたプラスティック部材であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 前記成形プラスティック部材は、デジタルカメラの撮影レンズを保持するレンズ保持部品であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の成形プラスティック部材の形状修正方法。
- 成形されたプラスティック部材を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記成形プラスティック部材の形状を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記計測された形状と前記プラスティック部材の基準形状とのずれ量を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出したずれ量に基づいて、前記保持手段に保持された前記成形プラスティック部材の所定部位にレーザ光を照射して溝を刻設するレーザ照射手段と、
を備えることを特徴とするプラスティック部材用形状修正装置。
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