CN214291185U - 快速刀具伺服加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供用于对导光板模仁的表面进行加工的一种快速刀具伺服加工设备，其中快速刀具伺服加工设备包括刀具驱动台、天然钻石刀具以及承载件。刀具驱动台沿着第一方向移动。天然钻石刀具组装至刀具驱动台，其中天然钻石刀具具有尖端，且尖端用于对导光板模仁的表面进行切削。承载件位于刀具驱动台的下方，其中导光板模仁放置在承载件上，且承载件沿着垂直第一方向的第二方向移动。天然钻石刀具的尖端自导光板模仁的表面的移动振幅为5μm。使用此快速刀具伺服加工设备对导光板模仁的表面进行加工可以增进导光板模仁加工后的良率。

Description

快速刀具伺服加工设备

技术领域

本实用新型是有关于一种快速刀具伺服加工设备，且特别是有关于一种用于对导光板模仁的表面进行加工的快速刀具伺服加工设备。

背景技术

随着导光板的日益轻薄化，导光板的表面的导光微结构也越来越复杂。传统的加工机台难以用于加工更为微细的三维形状，因此使用安装在超精密加工机Z轴平台上的快速刀具伺服(Fast Tool Servo,FTS)，透过超精密加工机的往复运动以及快速刀具伺服作高速上下运动以在导光板模仁的表面制作出微细的三维形状。

快速刀具伺服是使用于压电式(PIEZO)驱动载物台与机床运动同步，利用安装在电脑上的高速微细加工系统(High speed Micro-pattern Machining System,HMMSystem)生成加工形状，然后发送到模拟信号装置中，同时在模拟输入/输出卡(DI/O)中设定定时器值。然后将利用高速微细加工系统生成的加工程序发送到加工装置中，让驱动载物台基于模拟信号波形开始控制快速刀具伺服进行高速上下运动切削。

然而，因为传统的刀具为人工钻石刀具，其硬度较为不足，且驱动载物台的高速运动造成刀具的尖端在下刀以对导光板模仁的表面进行加工的时候会有晃动的情况，不仅可能损坏刀具，更容易在被加工的导光板模仁的表面的微沟内形成预期之外的刀痕状况，进而可能影响使用该导光板模仁所制作出来的导光板的显示品质。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于对导光板模仁的表面进行加工的快速刀具伺服加工设备，其可以增进导光板模仁的加工良率。

本实用新型的快速刀具伺服加工设备用于对导光板模仁的表面进行加工。快速刀具伺服加工设备包括刀具驱动台、天然钻石刀具以及承载件。刀具驱动台沿着第一方向来回移动。天然钻石刀具组装至刀具驱动台，其中天然钻石刀具具有尖端，且尖端用于对导光板模仁的表面进行切削。承载件位于刀具驱动台的下方，其中导光板模仁放置在承载件上，且承载件沿着垂直第一方向的第二方向移动。天然钻石刀具的尖端自导光板模仁的表面的移动振幅为5μm。

基于上述，通过使用天然钻石刀具来改善刀具的硬度，并设定使刀具的尖端自导光板模仁的表面的移动振幅为5μm来降低刀具随着刀具驱动台的移动而产生的晃动，进而增进经由上述的快速刀具伺服加工设备进行加工的导光板模仁的加工良率。

附图说明

图1为本实用新型的快速刀具伺服加工设备的示意图。

图2A及图2B为天然钻石刀具对导光板模仁的表面进行切割以形成三维微结构图案的示意图。

图2C是天然钻石刀具的尖端与导光板模仁的表面相距5μm的示意图。

图3为承载件是皮带的示意图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1为本实用新型的快速刀具伺服加工设备的示意图。图2A及图2B为天然钻石刀具对导光板模仁的表面进行切割以形成三维微结构图案的示意图。请同时参考图1、图2A及图2B。本实施例的快速刀具伺服加工设备100用于对导光板模仁200的表面210进行加工，以在导光板模仁200的表面210形成三维微结构。

上述的快速刀具伺服加工设备100包括刀具驱动台110、天然钻石刀具120以及承载件130。

天然钻石刀具120组装至刀具驱动台110，而承载件130位于刀具驱动台110的下方，且待加工的导光板模仁200放置在承载件130上。天然钻石刀具120的硬度相较于已知的人工钻石刀具的硬度更高，因此可避免在加工时，因硬度不足而钝化，使得在导光板模仁200的表面210形成的三维微结构的微沟内形成预期之外的刀痕状况。

刀具驱动台110用于至少沿着第一方向D1来回移动以靠近或远离待加工的导光板模仁200，其中第一方向D1为垂直方向，亦即垂直于导光板模仁200的表面210的方向。天然钻石刀具120具有尖端122，且天然钻石刀具120随着刀具驱动台110沿着第一方向D1的移动而其尖端122接近并接触导光板模仁200的表面210以对导光板模仁200的表面210进行切削而形成三维微结构，或在形成三维微结构之后离开导光板模仁200的表面210。

位于刀具驱动台110的下方的承载件130沿着垂直第一方向D1的第二方向D2移动，其中第二方向D2为水平方向，亦即平行于导光板模仁200的表面210的方向。本实施例的承载件130为移动平台，但不限于移动平台。

当使用本实施例的快速刀具伺服加工设备100对导光板模仁200的表面210进行加工时，刀具驱动台110在第一方向D1上朝向导光板模仁200的表面210移动，天然钻石刀具120的尖端122接触导光板模仁200的表面210并逐渐深入至预定深度之后再逐渐向上移动离开导光板模仁200的表面210。在此同时，放置在承载件130上的导光板模仁200随着承载件130的移动。通过刀具驱动台110在第一方向D1上的移动搭配放置在承载件130上的导光板模仁200被承载件130带动而在第二方向D2上移动，使得天然钻石刀具120的尖端122对导光板模仁200的表面210进行切削以形成三维微结构。

刀具驱动台110基于波形信号而在第一方向D1上来回移动以使天然钻石刀具120的尖端122对导光板模仁200的表面210进行切削。因此，随着导光板模仁200受到承载件130的承载而沿着第二方向D2移动，导光板模仁200的表面210上以规律的间隔形成三维微结构。

虽然图1、图2A及图2B所示出的三维微结构的形状是圆形，但并不局限于此。三维微结构也可以是椭圆形或菱形，依照需求而可以通过改变天然钻石刀具120深入导光板模仁200的表面210的深度、改变刀具驱动台110的波形信号，以及承载件130的移动方式，来改变形成在导光板模仁200的表面210的三维微结构的形状。

附带一提，承载件130沿着第二方向D2来回移动，且刀具驱动台110及/或承载件130还可以沿着第三方向D3移动。如此，快速刀具伺服加工设备100通过刀具驱动台110沿着第一方向D1的移动、承载件130沿着第二方向D2的移动及刀具驱动台110及/或承载件130沿着第三方向D3的移动以在导光板模仁200的表面210上加工而形成多排的三维微结构。

另外，为了使放置在承载件130上的导光板模仁200以稳定的状态接受加工而形成形状及切割轮廓较佳的三维微结构，承载件130以恒定速度移动。

于一实施例中，承载件130可为固定平台，而刀具驱动台110则可相对导光板模仁200的表面210进行第一方向D1、第二方向D2与第三方向D3的移动而在导光板模仁200的表面210形成三维微结构，亦即三维微结构是完全透过刀具驱动台110的移动而在导光板模仁200的表面210切削形成。

图2C是天然钻石刀具的尖端与导光板模仁的表面相距5μm的示意图。请参考图2C，天然钻石刀具120的尖端122自导光板模仁200的表面210的移动振幅为5μm。具体地说，即是天然钻石刀具120的尖端122自导光板模仁200的表面210离开后移动至最高的高度为离导光板模仁200的表面210约5μm的距离。

通过将天然钻石刀具120的尖端122离开导光板模仁200的表面210的距离限制在5μm，可以防止刀具驱动台110的移动距离太大而在移动过程中造成天然钻石刀具120的晃动，有助于将天然钻石刀具120保持在稳态，防止天然钻石刀具120在下刀时因为不稳定而对导光板模仁200的表面210造成预期外的刀痕。

请继续参考图1、图2A及图2B，快速刀具伺服加工设备100还包括与刀具驱动台110电连接的共轭焦显微镜140。操作人员可以通过共轭焦显微镜140即时观看形成在导光板模仁200的表面210的三维微结构，以确认是否需要对承载件130的移动速度、刀具驱动台110的下刀频率及深度等进行修正，以产出品质稳定的导光板模仁200。

图3为承载件由皮带实现的示意图。请参考图3，在其他可能的实施方式中，上述的承载件130’也可以是皮带，且皮带可以是经由滚轴朝向同一个方向转动而驱动，以使皮带带动导光板模仁200移动。由上述可知，承载件130、130’的实现可依照实际需求而选用，只要能够带动导光板模仁200线性地移动即可。

综上所述，在本实用新型的快速刀具伺服加工设备中，所使用的天然钻石刀具具有不易磨损的优点，因此不须经常更换刀具。

此外，通过设定使天然钻石刀具的尖端自导光板模仁的表面的移动振幅为5mm，减少了天然钻石刀具随着刀具驱动台的移动而产生的晃动的情况，进而增进经由上述的快速刀具伺服加工设备进行加工的导光板模仁的产品良率。

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一个实施例或权利要求不须达成本实用新型所记载的全部目的或优点或特点。此外，摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明：

100:快速刀具伺服加工设备

110:刀具驱动台

120:天然钻石刀具

122:尖端

130、130’:承载件

140:共轭焦显微镜

200:导光板模仁

210:表面

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向。

Claims (5)

1.一种快速刀具伺服加工设备，用于对导光板模仁的表面进行加工，其特征在于，所述快速刀具伺服加工设备包括刀具驱动台、天然钻石刀具以及承载件，其中：

所述刀具驱动台沿着第一方向来回移动；

所述天然钻石刀具组装至所述刀具驱动台，所述天然钻石刀具具有尖端，所述尖端用于对所述导光板模仁的表面进行切削；以及

所述承载件位于所述刀具驱动台的下方，其中所述导光板模仁放置在所述承载件上，所述承载件沿着第二方向移动，且所述第二方向垂直所述第一方向，

其中，所述天然钻石刀具的所述尖端自所述导光板模仁的所述表面的移动振幅为5μm。

2.根据权利要求1所述的快速刀具伺服加工设备，其特征在于，所述承载件沿着所述第二方向来回移动。

3.根据权利要求1所述的快速刀具伺服加工设备，其特征在于，所述承载件为移动平台或皮带。

4.根据权利要求1所述的快速刀具伺服加工设备，其特征在于，所述承载件以恒定速度移动。

5.根据权利要求1所述的快速刀具伺服加工设备，其特征在于，还包括共轭焦显微镜，其与所述刀具驱动台电连接。

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