JP2003048112A - ワ−クの溝切方法および切削装置 - Google Patents
ワ−クの溝切方法および切削装置Info
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Abstract
る導光板製造用金型の溝切りを短時間で加工することが
できる切削装置の提供。 【解決手段】 サ−ボドライブリニアモ−タ駆動
により左右方向に移動可能なテ−ブル4、該テ−ブル上
に設けられたワ−ク2を載置するチャック3、鉛直方向
にサ−ボモ−タ駆動で昇降可能で、かつ、前後方向にサ
−ボドライブ移動可能に設けたダイヤモンドバイト1
0、および、前記ダイヤモンドバイトの背面側にワ−ク
とダイヤモンドバイトが接触する加工点に冷却流体を吹
き付けるノズル13を有する切削装置1。テ−ブル5の
左右往復移動時の往動時にワ−ク表面にダイヤモンドバ
イトを下降させて指定量だけワ−クへの切り込み・切削
を行い、テ−ブル復移動時は、ダイヤモンドバイトをワ
−クに接触しない高さに上昇させてワ−クの切り込み・
研削を行わないようにするとともに、切り込み・切削が
行われない時のテ−ブルの移動速度を、切り込み・切削
が行われる時のテ−ブル移動速度の2倍以上とすること
により短時間に切削を行う。
Description
クライトに用いる溝切導光板の製造に用いる金型への溝
切り方法、あるいは、電鋳により導光板製造用金型を製
造するに用いる金属蒸着した樹脂板に溝を施した電極を
製造する方法に関する。本発明はまた、そのワ−クへの
溝切りを行う切削装置に関する。
導光板は知られており(特開平9−292532号、同
10−20124号、同10−311910号、特開2
000−347185号、同2001−150064
号)、ノ−トパソコン、携帯電話、カ−ナビゲ−ション
等の液晶表示装置の光拡散板として実用化されている。
図3に溝切導光板を用いたバックライト構造の一例を示
す。図中、AはLEDまたはランプ、Bは反射シ−ト、
Cは導光板、Dは拡散反射処理面、Eは拡散シ−ト、F
はレンズシ−トである。
サイドまたは下に置かれたLED光が導光板に入射し、
その導光板下面に作りこまれた溝状の拡散体により拡散
されて液晶へ入射する。この光拡散板は、ダイヤモンド
バイト(刃先)や超硬合金(タングステン炭素)刃先を
有するV字状切刃を用いてマスタ−の金型ブロック材に
V字状溝をバイト(切削)加工し、この溝切り加工され
た金型ブロック材を一部として組み立てた射出成形金型
のキャビティ内に溶融したポリメチルメタクリレ−ト樹
脂(所謂、PMMA)を射出成形することにより得られ
る。
で、ピッチ幅は、0.02〜0.5mmであり、ピッチ
幅は同一であっても、等差級数的に暫時減少させてもよ
い。例えば、Pn+1=Pn−0.013(P0=0.
4mm)である。
ポリメチルメタクリレ−ト樹脂板(厚み2〜4mm)の
銀蒸着面側をダイヤモンドバイトを用い、溝切りしたも
のを電極として用い、鉄鋼を電鋳して金型ブロック材を
製造し、この金型ブロック材を一部として組み立てた射
出成形金型のキャビティ内に溶融したポリメチルメタク
リレ−ト樹脂(所謂、PMMA)を射出成形することに
より得られる。
極のワ−クに直線状の溝を加工する切削方法としては、
左右方向に移動可能なテ−ブル上にワ−クを載置し、
鉛直方向に昇降可能で、かつ、前後方向に移動可能に設
けた砥石頭を用いて、外周面がV字テ−パ−状の砥石を
回転させ、テ−ブルを左右方向に往復移動させ、回転す
る砥石により溝をワ−クに形成する方法と、テ−ブル
上にワ−クを載置し、鉛直方向に昇降可能で、かつ、前
後方向に移動可能に設けたダイヤモンドバイトを用い
て、ダイヤモンドバイトをワ−クに対して前後移動させ
て溝を切削加工する方法が行われている。
ブルの往復移動により往きのアッパ−カット、帰りのア
ンダ−カットにより溝がワ−クに形成される。よって、
研削された溝が毛羽立ちし易く、表面均一性に欠け、光
の乱反射が起こり易い。よって、導光板に入射した光の
一部が必要でない方向に乱反射し、液晶表示板の輝度が
低下する。よって、同じ輝度を得るにはバックライトの
LED個数を増やし電流値を上げる必要があるが、すで
に回路部において消費電力が増加傾向にある高機能携帯
電話やポ−タブルパソコンのバッテリ−駆動時間の短縮
につながるので好ましくない。
棒状のシャンクに固定したダイヤモンドバイトを前後移
動させる手段が、サ−ボドライブモ−タ駆動によりボ−
ルネジを回転させて行うため、ボ−ルネジの回転振動が
ダイヤモンドバイトに伝わり、真直な直線状に規則正し
く溝を形成させることが困難で、輝度(透光性)を低下
させる欠点がある。さらに、ダイヤモンドバイトの送り
速度が、0.5〜5m/分と遅いため、例えば60mm
角のワ−クに溝を切削(バイト)加工するのに5時間と
長時間要する。
ト加工方法を改良し、切削時間を短縮し、かつ、溝が規
則正しく直線状に加工することができる切削装置および
ワ−クの溝切り方法を提供するものである。
右方向に移動可能なテ−ブル上にワ−クを載置し、鉛直
方向に昇降可能で、かつ、前後方向に移動可能に設けた
ダイヤモンドバイトを用いてワ−クとダイヤモンドバイ
トの相対的な動きによりワ−ク表面に一方向の溝を多数
切削加工するワ−クの溝切方法であって、ワ−クを載置
するテ−ブルを左右方向に移動する駆動はサ−ボドライ
ブリニアモ−タを用い、テ−ブルの左右往復移動時の往
移動時または復移動時にワ−ク表面にダイヤモンドバイ
トを下降させて指定量だけワ−クへの切り込み・切削を
行い、ワ−クへの切り込み・切削が行われたテ−ブル移
動方向とは反対方向へのテ−ブル移動時は、ダイヤモン
ドバイトをワ−クに接触しない高さに上昇させてワ−ク
の切り込み・研削を行わないようにするとともに、切り
込み・切削が行われない時のテ−ブルの移動速度を、切
り込み・切削が行われる時のテ−ブルの移動速度の2倍
以上とすることを特徴とする、ワ−クの溝切方法を提供
するものである。
リニアモ−タ駆動とすることにより従来のボ−ルネジの
回転による振動の影響がなくなり、かつ、溝が一方向に
揃ってワ−クに切削されるので、毛羽立ちがなく、真直
な溝を有する加工ワ−クが得られる。一方向のバイト加
工が終え、テ−ブルの戻り時、バイトは上昇されてワ−
クに接触しないので、ダイヤモンドバイト破損の機会が
減少し、バイトの寿命が長い利点を有する。
法において、切削切り込み・切削が行われない時のテ−
ブルの移動速度を50〜300m/分、切り込み・切削
が行われる時のテ−ブルの移動速度を、0.1〜30m
/分とする。
し速度をリニアモ−タ駆動により50〜300m/分と
高速にすることにより、加工時間を1/3から1/5に
短縮できる。前述の60mm角のワ−クで1時間20分
で溝切りを終了できる。
法において、ワ−クとダイヤモンドバイトが接触する加
工点には、ダイヤモンドバイトの背面側に設けたノズル
よりオイルミスト、切削油または圧力空気が吹き付けら
れて切り込み・切削が行われることを特徴とする。
ク表面より排出できる。
モ−タ駆動により左右方向に移動可能なテ−ブル、該テ
−ブル上に設けられたワ−クを載置するチャック、鉛直
方向にサ−ボドライブ駆動で昇降可能で、かつ、前後方
向にサ−ボドライブ移動可能に設けたダイヤモンドバイ
ト、および、前記ダイヤモンドバイトの背面側にワ−ク
とダイヤモンドバイトが接触する加工点にオイルミス
ト、切削油または圧力空気等の流体を吹き付けるノズ
ル、を有する切削装置を提供するものである。
動する駆動手段としてリニアモ−タ駆動を用い、テ−ブ
ルの左方向から右方向への移動時はワ−ク表面にダイヤ
モンドバイトを下降させて指定量だけワ−クへの切り込
み・切削を行い、ワ−クへの切り込み・切削が行われた
テ−ブル移動方向とは反対方向へのテ−ブルの右方向か
ら左方向への移動時は、ダイヤモンドバイトをワ−クに
接触しない高さに上昇させてワ−クの切り込み・切削を
行わないようにする。ワ−クのピッチ送りは、ダイヤモ
ンドバイトを前後方向に移動できるように支持している
サドルをピッチ幅前方向または後方向に移動させる。こ
れらテ−ブルの左右移動、サドルの前後移動、ダイヤモ
ンドバイトの上下移動は、コンピュ−タ制御のサ−ボド
ライブで行われる。
する。図1は本発明の切削装置の斜視図、図2は切削装
置のリニアモ−タ駆動送りのテ−ブル断面図、および図
3は液晶表示板のバックライト構造の斜視図である。
は切削装置、2はワ−ク、3はチャック、4は左右の水
平方向(X軸方向)に往復移動可能なテ−ブル、5は作
業台ユニット、6は前後方向(Z軸方向)に往復移動可
能なサドル、7はコラム、8はシャンク支持ブロック
材、9はシャンク、10はダイヤモンドバイト(刃
先)、11はシャンク保護部材、12は固定ボルト、1
3はノズル、14はシャンク支持ブロック材8を上下方
向に移動させる昇降機構、15は操作盤、17はタン
ク、18はフィルタ、20はベッド、Pはポンプであ
る。
ドレ−ル14b、スライダ−(螺合体)14c、アクチ
ュエ−タ(またはサ−ボモ−タ)14d、前記コラム7
に取り付けられた取付板14eよりなり、アクチュエ−
タ14dの回転駆動をボ−ルネジ14aが受けて固定具
13が備え付けられたスライダ−(螺合体)14cが鉛
直方向に延びる一対のガイドレ−ル14b上を滑走する
ことにより、シャンク支持ブロック材8に設けられたシ
ャンク9下面に接着されたダイヤモンドバイト10を昇
降させる。
れていない油圧アクチュエ−タ機構で前後方向に移動可
能である。サドル6の後部にはコラム7が立架され、前
述したようにコラム7前面に取付板14eが固定されて
いる。サドル6がテ−ブル4に対し前後移動することに
よりコラム7に取り付けられたダイヤモンドバイト(刃
先b)10がワ−クに対し、前後方向にピッチ幅移動す
る。油圧アクチュエ−タ機構は、空気圧アクチュエ−タ
機構またはサ−ボモ−タの駆動のボ−ルネジに置き換え
てもよい。
丸状、六角錐状またはV状であり、刃先の高さは2〜5
mmが一般である。
属蒸着樹脂板よりなる電極材料、Niメッキ鋼、銅メッ
キ鋼等の金型材料が用いられる。ワ−ク厚みは、1〜5
mmが一般である。ワ−ク寸法は、導光板が用いられる
用途、例えば携帯電話、ノ−トパソコン、モバイル端
末、液晶テレビ等の液晶表示板により異なるが、例えば
35mm角、60mm角、5インチ、14インチ、17
インチ画面寸法である。
鋼5が用いられる。下面にダイヤモンドバイト(刃先)
10が接着されたシャンク9は、昇降機構14の前面に
垂下して設けられたシャンク支持ブロック材8に断面コ
状のシャンク保護部材11を固定し、この保護部材11
のコ状空間部にシャンク9は挿入され、固定ボルト12
で固定される。
たダイヤモンドバイト(刃先)10の背面にその吹出口
が位置するように設けられる。ノズル13素材として
は、銅管、ポリ(テトラフルオロエチレン)樹脂管が使
用される。ノズル13より噴出される流体は、切削油、
圧力空気、オイルミスト等であり、ワ−クとダイヤモン
ドバイトが接触する加工点に流体は吹き付けられてワ−
クの切り込み・切削が行われる。オイルミストは切削油
と冷却空気の混合物であるが、ノズルを2本独立して支
持ア−ム8に設け、それぞれのノズルより潤滑油、冷却
空気を噴出させてノズルより噴出され、両者が交わった
ところでミストを形成するようにしてもよい。
モ−タ利用のサ−ボドライブ方式であり、例えば図2に
示す構造を取る。図2において、テ−ブル4はスライダ
40を介してV字型案内レ−ル30上をリニアモ−タに
より往復線形移動可能な構造となっている。なお、図2
において、左側のV字型案内レ−ルおよびスライダは板
64により隠蔽されている。案内レ−ル30,30は、
V−Vの組み合わせ、V−平の組み合わせ、平−平の組
み合わせのいずれであってもよい。案内レ−ル30,3
0は、断面凹状の側壁を有するベッド20を構成するフ
レ−ムの側壁20a,20bの上面に設けられる。
ド20の側壁凹部に垂下した突起部23がボルト23a
によりテ−ブル4に固定して設けられる。リニアモ−タ
は磁石24,24とコイル27,27とからなり、ベッ
ドの凹部側壁と平行な前記突起部23の両側壁面に磁石
24,24が設けられ、フレ−ムの凹部内側壁面の両面
にはコイル27,27が設けられる。この2組の一対の
磁石とコイルでリニアモ−タを構成し、該リニアモ−タ
の稼動でテ−ブル4は案内レ−ル30,30上を線形移
動可能となっている。
には冷却媒体通路を有する取付板27a,27aを介し
てコイル27,27が取り付けられており、冷却媒体通
路には管27b,27bが接続され、冷却媒体通路に冷
却媒体を図示されていないポンプにより供給する。冷却
媒体はコイル27,27より発生する熱を冷却する。板
64には、ダンパ−63が設けられ、コイル27への電
線ケ−ブルを収納している。65はリミットスイッチで
ある。
レ−ル30,30近傍には、案内レ−ル冷却媒体通路が
設けられ、管62により側壁20a,20b面に冷却媒
体を供給する。これらコイル27,27に対面してベッ
ドの凹部側壁と平行な前記突起部23の両側壁面に磁石
24,24がわずかな隙間をコイル間に設けて固定され
る。磁石は、永久磁石であっても、コイルを使用した電
磁石であってもよい。
ル送り装置において、案内レ−ル30に負荷する荷重を
減らすため、前記テ−ブル4の下面中央部にフレ−ム2
0の側壁凹部内に垂下した突起部23底面に永久磁石1
6を、この永久磁石16に相対向し、この永久磁石の往
復移動距離に相当する長さの永久磁石16’をベッド2
0の中央部19aに設ける。
永久磁石の極が同一極、N極−N極、またはS極−S極
となるように設ける。これら永久磁石16,16’表面
間の距離は、0.1〜2mm、好ましくは、0.3〜
1.0mmである。
に設けられた永久磁石はスペ−サを介してテ−ブルの下
面中央部には垂下した断面凸状の突起部底面に設けら
れ、この突起部の凸状部の上面にまでベッド20の側壁
面より水平方向に延びた停止板19b,19bによりテ
−ブルの上方への浮き上がりが制限される構造となって
いる。
い、ワ−ク2に直線状に平行に並んだ複数のV字状溝を
切削加工するには、先ず、左右(X軸)方向に移動可能
なテ−ブル4上にワ−ク2を載置し、操作盤15より加
工プログラムとして溝切削加工プログラムを選択し、つ
いで、表示板に表示された指令に基づいて基準点、工具
切り込み開始位置、工具反転位置、1回の切り込み深さ
α、エア−カット量β、取り代量γ、テ−ブル往移動速
度、テ−ブル復移動速度、移動ピッチ幅等の加工条件を
入力する。1本の溝をワ−クに切削するのに、ダイヤモ
ンド切刃10がワ−クにγ/α回切り込みを掛けること
を制御装置の計算部が算出する。
テ−ブル4、サドル6を移動させてダイヤモンドバイト
10を工具切り込み開始位置に位置させ、次いで、開始
ボタンを押して切削切り込み開始点にダイヤモンドバイ
ト10を下降(−Y軸方向)させ、リニアモ−タでテ−
ブル4を左右方向に移動させることにより、テ−ブル5
が左方向から右方向(+X)に移動する際は金型材のワ
−ク2に対して深さα量切り込み・溝切削が行われ、テ
−ブル4が右方向から左方向(−X)に移動する際は、
ダイヤモンドバイト10を支持する昇降機構14がサ−
ボドライブ方式のモ−タ駆動によりダイヤモンドバイト
10切刃がワ−ク2に接触しない高さ(α+β)に上昇
(+Y軸方向)し、ワ−ク右端の開始点位置まで移動す
る。
際、ダイヤモンドバイト10切刃とワ−ク2とが接触す
る加工点に向けてノズル13より冷却流体を吹き付け
る。
始点位置まで戻されると、2回目の切削が開始される。
すなわち、ダイヤモンドバイト10を(2α+β)量下
降させ、テ−ブル4をリニアモ−タ駆動により左方向か
ら右方向に移動させることによりワ−ク2に対してダイ
ヤモンドバイト10は深さα量切り込み・溝切削を行
う。テ−ブル4が反転し、右方向から左方向へ移動する
際、ダイヤモンドバイト10がワ−クに接触しない高さ
(α+β)分上昇させられ、ワ−クの切削を行わないよ
うにしてテ−ブル4を反転させ、ワ−ク右端の開始点位
置まで移動する。
イヤモンドバイト10を(2α+β)量下降させ、テ−
ブル4をリニアモ−タ駆動により左方向から右方向に移
動させる深さα量切り込み・溝切削と、ダイヤモンドバ
イト10がワ−クに接触しない高さ(α+β)に上昇さ
せ、ワ−ク右端の開始点位置まで直線的に移動する銅さ
を繰り返し、一本の溝の切削加工を完成する。
込み・切削が行われるときのテ−ブル4の移動速度は、
0.1〜30m/分、切り込み・切削が行われないとき
のテ−ブル4の移動速度は50〜300m/分であるこ
とが好ましい。バイト10によるワ−ク2への切り込み
・切削が行われないときのテ−ブルの移動速度を、切り
込み・切削が行われるときのテ−ブル移動速度の2倍以
上とすることにより、従来の切削装置よりも切削時間を
大幅に短縮できる。
0.001〜0.01mm、エヤ−カット高さβは、
0.1〜2mmが一般である。
クチエ−タの駆動によりボ−ルネジを駆動させてサドル
5を前方向(+Z)へ、溝のピッチ量だけ移動させ、つ
いで、ワ−クへの2本目の溝加工が前記と同様にして行
なわれる。
削加工されるまで、アクチエ−タの駆動によりボ−ルネ
ジを駆動させてサドル5を前方向へ、溝のピッチ量だけ
移動させ、ついで、ワ−クへのni本目の溝加工を前記
と同様にして行う。n本の溝の切削加工が終了したら、
加工ワ−クを洗浄し、乾燥させる。
OM)に記憶された加工プログラムに則って、テ−ブル
4駆動のリニアモ−タ、ダイヤモンドバイト10上下機
構14のボ−ルネジ駆動のサ−ボモ−タ、バイト10の
前後移動を司るサドル5駆動の液圧アクチュエ−タのサ
−ボドライブが行われる。
の一方向溝切削方法は、鉋で木材を一方向にのみ削る方
法に類似して、加工されたワ−クに毛羽立ちがなく、光
沢が高く、真直ぐな溝を有する加工ワ−クを短時間で得
られる。よって、これを転写して得られた導光板の反射
も均一となり、高い輝度の液晶表示板を与える。
図である。
る。(公知)
Claims (4)
- 【請求項1】 左右方向に移動可能なテ−ブル上にワ−
クを載置し、鉛直方向に昇降可能で、かつ、前後方向に
移動可能に設けたダイヤモンドバイトを用いてワ−クと
ダイヤモンドバイトの相対的な動きによりワ−ク表面に
一方向の溝を多数切削加工するワ−クの溝切方法であっ
て、 ワ−クを載置するテ−ブルを左右方向に移動する駆動は
サ−ボドライブリニアモ−タを用い、テ−ブルの左右往
復移動時の往移動時または復移動時にワ−ク表面にダイ
ヤモンドバイトを下降させて指定量だけワ−クへの切り
込み・切削を行い、ワ−クへの切り込み・切削が行われ
たテ−ブル移動方向とは反対方向へのテ−ブル移動時
は、ダイヤモンドバイトをワ−クに接触しない高さに上
昇させてワ−クの切り込み・研削を行わないようにする
とともに、切り込み・切削が行われない時のテ−ブルの
移動速度を、切り込み・切削が行われる時のテ−ブルの
移動速度の2倍以上とすることを特徴とする、ワ−クの
溝切方法。 - 【請求項2】 切り込み・切削が行われない時のテ−ブ
ルの移動速度は50〜300m/分、切り込み・切削が
行われる時のテ−ブルの移動速度は、0.1〜30m/
分であることを特徴とする、請求項1に記載のワ−クの
溝切方法。 - 【請求項3】 ワ−クとダイヤモンドバイトが接触する
加工点には、ダイヤモンドバイトの背面側に設けたノズ
ルよりオイルミスト、切削油または圧力空気が吹き付け
られて切り込み・切削が行われることを特徴とする、請
求項1に記載のワ−クの溝切方法。 - 【請求項4】 サ−ボドライブリニアモ−タ駆動により
左右方向に移動可能なテ−ブル、該テ−ブル上に設けら
れたワ−クを載置するチャック、鉛直方向にサ−ボドラ
イブ駆動で昇降可能で、かつ、前後方向にサ−ボドライ
ブ移動可能に設けたダイヤモンドバイト、および、前記
ダイヤモンドバイトの背面側にワ−クとダイヤモンドバ
イトが接触する加工点にオイルミスト、切削油または圧
力空気等の流体を吹き付けるノズル、を有する切削装
置。
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