JP2005007487A - 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 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】液晶表示板のバックライトまたはフロントライトに用いる導光板製造用金型の溝切りを高精密に加工する一方向切削加工方法。
【解決手段】テ−ブル４上のワ−ク２にダイヤモンドバイト１０で溝加工する際、ダイヤモンドバイトの微量な昇降を圧電アクチュエ−タ１１で行い、テ−ブル４の往移動時の溝加工する際は圧電素子１１ａに電圧を印加しないでダイヤモンドバイトを開始点位置高さに戻し、テ−ブル復移動時の溝加工しないときは圧電素子１１ａに電圧を印加してダイヤモンドバイトを１０〜５０μｍ上昇させてダイヤモンドバイトがワ−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。
【選択図】 図１
【解決手段】テ−ブル４上のワ−ク２にダイヤモンドバイト１０で溝加工する際、ダイヤモンドバイトの微量な昇降を圧電アクチュエ−タ１１で行い、テ−ブル４の往移動時の溝加工する際は圧電素子１１ａに電圧を印加しないでダイヤモンドバイトを開始点位置高さに戻し、テ−ブル復移動時の溝加工しないときは圧電素子１１ａに電圧を印加してダイヤモンドバイトを１０〜５０μｍ上昇させてダイヤモンドバイトがワ−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。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示板のバックライトまたはフロントライトに用いる溝を複数有する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−クへ溝切りを行う切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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バックライトまたはフロントライトに用いる溝を複数有する導光板が使用されている。図４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。
【０００３】
一般的なＬＥＤバックライトの構造では、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−ト樹脂を射出成形することにより得られる。
【０００４】
一般に、導光板の溝深さは、３〜１２μｍで、ピッチ幅Ｐ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。
【０００５】
また、銀を１２〜３０ｎｍの厚み蒸着した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により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−ト樹脂を射出成形することにより得られる。
【０００６】
金型ブロック材や金属蒸着樹脂板電極のワ−クに直線状の溝を従来の導光板切削装置を用いる加工時間よりは１／３の加工時間で切削方法として、左右方向に移動可能なテ−ブル上にワ−クを載置した後、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・切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倍以上とすることを特徴とする、ワ−クの溝切方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、その方法を具体化する切削装置も株式会社 岡本工作機械製作所より導光板金型加工機ＬＣＤ３１５Ｌｉの商品名で市販され、実用化されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−４８１１２号公報（第３−５頁および図１参照）
【０００８】
この一方向切削加工方法により得られる導光板は、切削された溝が毛羽立ちすることもなく、表面均一性が良好（例えば、５インチフロントライト用無電解ニッケルメッキワ−クで面粗度Ｒａが２ｎｍ）で、光の乱反射が起こりにくい利点を有する。また、切削時間が従来の導光板金型加工機の１／３〜１／５の加工時間で行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の導光板金型加工機は、テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにサ−ボモ−タ−によりボ−ルネジを駆動してスライダ−の前面に備え付けられているバイト保持具の下部に支持されているダイヤモンドバイトの刃先がワ−クに接触しない高さに上昇させて行っている。本発明は、この一方向切削加工時のダイヤモンドバイトの上昇または下降を圧電（ピエゾ）アクチュエ−タを用いて行うことにより消費電力を節減するとともに、ダイヤモンドバイトのシフト時の変位量をより少なくし、得られる導光板金型の寸法精度・面粗度をより高め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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１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、
（１）ダイヤモンドバイトを開始点位置まで下降させた後、
（２）テ−ブルを左方向に往移動してダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を開始し、
（３）テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加して圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにし、
（４）ついで、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させた後、
（５）テ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチをｏｆｆして圧電アクチュエ−タの圧電素子の電圧印加をなくすことにより圧電素子を下降させ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行い、
（６）以下、前記（３）のテ−ブル右反転時に電源スイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わない工程、（４）次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させる工程および（５）テ−ブル左反転時に圧電アクチュエ−タの電源スイッチをｏｆｆして圧電素子を下降させる工程を繰り返すことを特徴とする、ワ−クに複数の溝を切る方法を提供するものである。
【００１１】
ワ−クに溝を連続して加工する際、本発明ではダイヤモンドバイトの上昇または下降を圧電アクチュエ−タの圧電素子の伸縮により行うので、特許文献１に記載のボ−ルネジをサ−ボモ−タ−により駆動してダイヤモンドバイトの上昇または下降を行う一方向切削溝切り加工方法よりも消費電力が節減される。
また、圧電アクチュエ−タの電源切り換えスイッチのｏｎ／ｏｆｆによりダイヤモンドバイトの上昇または下降を行うので、その際の動きは圧電アクチュエ−タの圧電素子の鉛直方向の微量（１０〜５０μｍ）な伸縮と、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具、前記圧電素子の鉛直方向の伸縮を保持具に伝える圧電アクチュエ−タの上ケ−スに限られ、それらの総重量は、特許文献１に記載のサ−ボモ−タ、ボ−ルネジ、スライダ−、螺合体、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具の総重量と比較すると極めて小さく、振動による変位を受ける影響が極めて小さくなるので加工された導光板金型の面粗度Ｒａも１〜１．５ｎｍと向上する。
【００１２】
請求項２の発明は、前記のワ−クの溝切方法において、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。
【００１３】
ワ−クを載置するテ−ブルを左右方向に移動する駆動にサ−ボドライブリニアモ−タを用いることにより、溝加工時のテ−ブル送り速度に対し、溝を加工しないときのテ−ブル送り速度を格段と速くすることができ、テ−ブルの往復の送り速度が同一な従来加工方法に比べ、１／３から１／５の加工時間で済む。この加工時間の短縮は、ワ−クの寸法が大きいほど、より多い本数の溝加工が必要とされるので加工時間の短縮効果が大きい。
【００１４】
請求項３の発明は、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、前記テ−ブルの左右反転を検出する機構、前後方向にサ−ボドライブ移動可能なサドル上に備えたコラムの鉛直面に設けた昇降機構取付板、該取付板に設けられたガイドレ−ルとスライダ−とサ−ボモ−タとボ−ルネジよりなる昇降機構、前記スライダ−の前面に設けた鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ、該鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ前面に設けられたバイト保持具、該バイト保持具の下部に設けられたダイヤモンドバイト、前記テ−ブルの左右反転を検出し、このテ−ブル反転時に鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タのピエゾドライブ増幅器の電源切り換えスイッチへｏｎ／ｏｆｆ信号を送信する制御機構、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流体を吹き付けるノズル、とを有する切削装置を提供するものである。
【００１５】
ワ−クを載置するテ−ブルを左右方向に移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圧電アクチュエ−タにより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圧電アクチュエ−タにより上昇させてワ−クの切り込み・切削を行わないようにする。
【００１６】
ワ−クのピッチ送りは、コラムを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とによりコラムに備えられたダイヤモンドバイトをワ−クに対し相対的に前後方向に移動できる。
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開始点、待避位置への上下移動は、コンピュ−タ制御のサ−ボドライブで行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、ワ−クにダイヤモンドバイトで溝を加工している状態を示す部分断面図、図２は本発明の切削装置の斜視図、図３は切削装置のリニアモ−タ駆動送りのテ−ブル断面図、及び図４は液晶表示板のバックライト構造の斜視図である。
【００１８】
図１および図２に示す本発明の切削装置において、１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は保持具取付材、９はバイト保持具、１０はダイヤモンドバイト（刃先）、１１は圧電アクチュエ−タ、１２は固定ボルト、１３は流体吹き付けノズル、１４は保持具取付材８を上下方向に移動させる昇降機構、１５は操作盤、１６は圧電アクチュエ−タのピエゾドライブ増幅器（アンプ）、１７はタンク、１８はフィルタ、Ｐはポンプである。
【００１９】
昇降機構１４は、ボ−ルネジ１４ａ、ガイドレ−ル１４ｂ、スライダ−（螺合体）１４ｃ、サ−ボモ−タ１４ｄ、前記コラム７に取り付けられた昇降機構取付板１４ｅよりなり、サ−ボモ−タ１４ｄの回転駆動をボ−ルネジ１４ａが受けて保持具取付材８が前面に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、保持具取付材８前面に圧電アクチュエ−タ１１を介して設けられたバイト保持具９下部に接着されたダイヤモンドバイト１０を昇降させる。
【００２０】
ベッド２０は前記サドル６を載せ、図示されていない油圧アクチュエ−タ機構でサドルを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前面に昇降機構取付板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、サ−ボモ−タ駆動のボ−ルネジ、またはサ−ボドライブリニアモ−タに置き換えてもよい。
【００２１】
ダイヤモンドバイト１０の刃先形状は、先丸状、六角錐状またはＶ状であり、刃先の高さは０．５〜５ｍｍが一般である。
【００２２】
圧電アクチュエ−タ１１は、ＮＥＣト−キン株式会社より積層圧電アクチュエ−タがＡＥシリ−ズ、ＡＳＬシリ−ズのグレ−ド番号を付して販売、あるいは株式会社メステックよりＸ軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タがＭ−５５１６Ｂ、Ｍ−５５１７Ｂ、Ｍ−５５１８の商品名で、ＸＹ軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タがＭ−５５１６ＸＹ、Ｍ−５５１７ＸＹ、Ｍ−５５５０ＸＹ、Ｍ−５５５１ＸＹ１８の商品名で販売されている。圧電セラミック素子の伸縮の変位量（μｍ）は電圧により依存する。圧電アクチュエ−タの最大変位量は、１２〜５０μｍ程度である。
【００２３】
ピエゾドライブ増幅器（アンプ）１６は、株式会社メステックよりＭ−２６６４の商品名で市販されている。図１および図２には示されていないが、テ−ブルの側面に備えられたタッチセンサがテ−ブルの反転位置に設けられたドッグに接触するとタッチセンサより切削装置の制御盤１５の記録部（ＲＡＭ）に送信され、テ−ブルの反転がリニアモ−タに指示されてテ−ブル反転が行われるとともに、制御盤１５の記憶部（ＲＯＭ）に格納されている加工ソフトウエアに従って制御部（ＣＰＵ）よりピエゾドライブ増幅器電源切り換えスイッチ１６ｂにテ−ブル反転の信号（右反転時にはｏｎの信号、左反転時にはｏｆｆの信号）が送信され、電源切り換えスイッチ１６ｂの切り換えが行われる。図１に示すピエゾドライブ増幅器１６おいて、１６ａはメイン電源、１６ｃは電圧調整ダイヤルである。
【００２４】
導光板加工時のテ−ブル右反転時に圧電アクチュエ−タ１１のピエゾドライブ増幅器の電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｎにして圧電素子１１ａに電圧を印加して圧電素子を上方向に伸ばすと、伸びた圧電素子が押さえ上ケ−ス１１ｂを押し上げ、上ケ−ス１１ｂに固定されている前面ケ−ス１１ｃも上昇することにより前面ケ−ス１１ｃに固定されているバイト保持具９の下部に固定されているダイヤモンドバイト１０をワ−クに接触しない高さに上昇させることができ、テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにすることができる。
【００２５】
また、導光板加工時のテ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子の電圧印加をなくすことにより圧電素子を下降させて元の位置（開始点の高さ位置）に戻すことができ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイト１０により指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行うことができる。
【００２６】
図１に示すように、圧電アクチュエ−タ１１の後ケ−ス１１ｄは保持具取付材８前面に固定され、この保持具取付材８は昇降機構１４のスライダ１４ｃの前面に固定され、上下方向に移動できる構造となっている。
【００２７】
加工されるワ−ク２としては、銀、金、銅、錫等の金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、１〜３０ｍｍ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、３２インチ、４０インチ画面寸法である。
【００２８】
ノズル１３は、バイト保持具９下部に接着され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本独立して保持具取付材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。
【００２９】
切削装置１のテ−ブル４の駆動は、リニアモ−タ利用のサ−ボドライブ方式であり、例えば図３に示す構造を取る。
図３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３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３０，３０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。
【００３０】
前記テ−ブル４の下面中央部には前記ベッド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。
【００３１】
前記断面凹状のベッド側壁２０ａ，２０ｂ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。
【００３２】
前記断面凹状の側壁２０ａ，２０ｂの案内レ−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。
【００３３】
この図２に示すリニアモ−タ駆動のテ−ブ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２０の側壁凹部内に垂下した突起部２３底面に永久磁石３６を、この永久磁石３６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３６’をベッド２０の中央部１９ａに設ける。
【００３４】
永久磁石３６，３６’は、相対向する面の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３６，３６’表面間の距離は、０．１〜２ｍｍ、好ましくは、０．３〜１．０ｍｍである。
【００３５】
テ−ブル４の下面に設けられた突起部底面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。
【００３６】
かかる図１、図２及び図３で示される切削装置１を用い、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、工具切り込み開始点位置、工具反転位置、切り込み深さα、テ−ブル反転時のバイト上昇量に見合う圧電アクチュエ−タに懸ける電圧、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。
【００３７】
ついで、操作盤１５の始動ボタンを押し、テ−ブル４、サドル６を移動させた後、昇降機構１４によりダイヤモンドバイト１０の刃先位置を待避位置に移動させるとともに、ピエゾドライブ増幅器のメイン電源スイッチ１６ｄを入れる。
【００３８】
操作盤１５の開始ボタンを押して昇降機構１４により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が右方向から左方向（−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が右反転するとピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂがｏｎに切り換えられ、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に電圧が印加され、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、テ−ブル４が左方向から右方向（＋Ｘ）に移動する際はダイヤモンドバイト１０による溝加工は行われない。
【００３９】
テ−ブル４が左反転位置に到達すると、サドル６が溝のピッチ幅だけ後退するとともに、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂがｏｆｆに切り換えられ、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に印加されていた電圧が消えてダイヤモンドバイト１０切刃がβだけ下降し、ワ−ク右端の開始点位置まで移動する。
【００４０】
このワ−ク表面に一方向溝を切削加工する際、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。また、ダイヤモンドバイトによりワ−クへの切り込み・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。但し、超精密に加工するために往復動のテ−ブル移動速度を同じ、例えば０．１ｍ／分で行うこともできる。
【００４１】
ダイヤモンドバイト１０がワ−ク右端の開始点位置まで戻されると、２回目以降のワ−クへの溝切削加工が開始される。すなわち、
前記のテ−ブル左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量（α）だけワ−クへの切り込み・切削を行う工程、
テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子１１ａを上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・研削を行わない工程、
およびテ−ブル４が左反転位置に到達すると、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけサドル６を後退する（テ−ブル４に対し相対的にダイヤモンドバイトを前方向に移動させる）とともに、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂをｏｆｆに切り換え、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に印加されていた電圧が消えてダイヤモンドバイト１０切刃がβだけ下降し、ワ−ク右端の開始点位置まで移動する工程、
を繰り返えし、ワ−クに複数の溝を加工する。
【００４２】
所望するｎ本の溝の切削加工が終了したら、テ−ブル４、サドル６の移動を停止し、ダイヤモンドバイト１０を昇降機構１４により待避位置まで上昇させた後、加工ワ−クを洗浄し、乾燥させる。
【００４３】
上記加工作業は、制御盤８に内蔵される制御装置（ＣＰＵ）の記憶部（ＲＯＭ）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昇降機構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６駆動の液圧アクチュエ−タのサ−ボドライブ、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂのｏｎ／ｏｆｆの切り換えが行われる。
【００４４】
なお、ダイヤモンドバイト１０の圧電素子１１ａの微量な昇降を押さえ上ケ−ス１１ｂを介してバイト保持具９を固定する前ケ−ス１１ｃに伝えて行う実施例を前述したが、上ケ−ス１１ｂを介さずに圧電素子１１ａを前ケ−ス１１ｃに固定し、直接バイト保持具９を昇降させるようにしてもよい。
【００４５】
さらに、圧電素子の電圧印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｎ）にダイヤモンドバイトが上昇し、電圧非印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｆｆ）にダイヤモンドバイトが下降して元の位置に戻る例を記述したが、圧電素子１１ａの下部にダイヤモンドバイト１０を固定し、圧電素子の電圧印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｎ）にダイヤモンドバイトが下降し、電圧非印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｆｆ）にダイヤモンドバイトが上昇して元の位置に戻るように圧電アクチュエ−タの構造を変えてもよい。
【００４６】
この際は、
（１）ダイヤモンドバイトを昇降機構により下降させた後、電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加して圧電素子を下降させ開始点位置に位置合わせする。
（２）テ−ブルを左方向に往移動してダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を開始し、
（３）テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タの圧電素子の電圧を非印加として圧電素子を上方向に戻すことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにし、
（４）ついで、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させた後、
（５）テ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加し圧電素子を下降させ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行い、
（６）以下、前記（３）のテ−ブル右反転時に電源スイッチをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タの圧電素子を上方向に戻すことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わない工程、（４）次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させる工程および（５）テ−ブル左反転時に圧電アクチュエ−タの電源スイッチをｏｎして圧電素子を下降させる工程を繰り返えしてワ−ク２に複数の溝を切削下降する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のリニアモ−タ駆動によるワ−クの一方向溝切削方法は、圧電アクチュエ−タの電源切り換えスイッチのｏｎ／ｏｆｆによりダイヤモンドバイトの上昇または下降を行うので、その際の動きは圧電アクチュエ−タの圧電素子の鉛直方向の微量（１０〜５０μｍ）な伸縮と、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具、前記圧電素子の鉛直方向の伸縮を保持具に伝える圧電アクチュエ−タの上ケ−スに限られ、それらの総重量は、特許文献１に記載のサ−ボモ−タ、ボ−ルネジ、スライダ−、螺合体、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具の総重量と比較すると極めて小さく、振動による変位を受ける影響が極めて小さくなるので加工された導光板金型の面粗度Ｒａも１〜１．５ｎｍと向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワ−クにダイヤモンドバイトで溝を加工している状態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の切削装置の斜視図である。
【図３】切削装置のリニアモ−タ駆動テ−ブルの断面図である（公知）。
【図４】液晶表示板のバックライト構造の斜視図である（公知）。
【符号の説明】
１ 切削装置
２ ワ−ク
３ チャック
４ テ−ブル
６ サドル
７ コラム
８ 保持具取付材
９ バイト保持具
１０ ダイヤモンドバイト
１３ 流体供給ノズル
１４ 昇降機構
１１ 圧電アクチュエ−タ
１１ａ 圧電素子
１６ ピエゾドライブ増幅器
１６ｂ ｏｎ／ｏｆｆ切り換えスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示板のバックライトまたはフロントライトに用いる溝を複数有する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−クへ溝切りを行う切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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バックライトまたはフロントライトに用いる溝を複数有する導光板が使用されている。図４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。
【０００３】
一般的なＬＥＤバックライトの構造では、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−ト樹脂を射出成形することにより得られる。
【０００４】
一般に、導光板の溝深さは、３〜１２μｍで、ピッチ幅Ｐ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。
【０００５】
また、銀を１２〜３０ｎｍの厚み蒸着した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により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−ト樹脂を射出成形することにより得られる。
【０００６】
金型ブロック材や金属蒸着樹脂板電極のワ−クに直線状の溝を従来の導光板切削装置を用いる加工時間よりは１／３の加工時間で切削方法として、左右方向に移動可能なテ−ブル上にワ−クを載置した後、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・切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倍以上とすることを特徴とする、ワ−クの溝切方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、その方法を具体化する切削装置も株式会社 岡本工作機械製作所より導光板金型加工機ＬＣＤ３１５Ｌｉの商品名で市販され、実用化されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−４８１１２号公報（第３−５頁および図１参照）
【０００８】
この一方向切削加工方法により得られる導光板は、切削された溝が毛羽立ちすることもなく、表面均一性が良好（例えば、５インチフロントライト用無電解ニッケルメッキワ−クで面粗度Ｒａが２ｎｍ）で、光の乱反射が起こりにくい利点を有する。また、切削時間が従来の導光板金型加工機の１／３〜１／５の加工時間で行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の導光板金型加工機は、テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにサ−ボモ−タ−によりボ−ルネジを駆動してスライダ−の前面に備え付けられているバイト保持具の下部に支持されているダイヤモンドバイトの刃先がワ−クに接触しない高さに上昇させて行っている。本発明は、この一方向切削加工時のダイヤモンドバイトの上昇または下降を圧電（ピエゾ）アクチュエ−タを用いて行うことにより消費電力を節減するとともに、ダイヤモンドバイトのシフト時の変位量をより少なくし、得られる導光板金型の寸法精度・面粗度をより高め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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１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、
（１）ダイヤモンドバイトを開始点位置まで下降させた後、
（２）テ−ブルを左方向に往移動してダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を開始し、
（３）テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加して圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにし、
（４）ついで、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させた後、
（５）テ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチをｏｆｆして圧電アクチュエ−タの圧電素子の電圧印加をなくすことにより圧電素子を下降させ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行い、
（６）以下、前記（３）のテ−ブル右反転時に電源スイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わない工程、（４）次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させる工程および（５）テ−ブル左反転時に圧電アクチュエ−タの電源スイッチをｏｆｆして圧電素子を下降させる工程を繰り返すことを特徴とする、ワ−クに複数の溝を切る方法を提供するものである。
【００１１】
ワ−クに溝を連続して加工する際、本発明ではダイヤモンドバイトの上昇または下降を圧電アクチュエ−タの圧電素子の伸縮により行うので、特許文献１に記載のボ−ルネジをサ−ボモ−タ−により駆動してダイヤモンドバイトの上昇または下降を行う一方向切削溝切り加工方法よりも消費電力が節減される。
また、圧電アクチュエ−タの電源切り換えスイッチのｏｎ／ｏｆｆによりダイヤモンドバイトの上昇または下降を行うので、その際の動きは圧電アクチュエ−タの圧電素子の鉛直方向の微量（１０〜５０μｍ）な伸縮と、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具、前記圧電素子の鉛直方向の伸縮を保持具に伝える圧電アクチュエ−タの上ケ−スに限られ、それらの総重量は、特許文献１に記載のサ−ボモ−タ、ボ−ルネジ、スライダ−、螺合体、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具の総重量と比較すると極めて小さく、振動による変位を受ける影響が極めて小さくなるので加工された導光板金型の面粗度Ｒａも１〜１．５ｎｍと向上する。
【００１２】
請求項２の発明は、前記のワ−クの溝切方法において、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。
【００１３】
ワ−クを載置するテ−ブルを左右方向に移動する駆動にサ−ボドライブリニアモ−タを用いることにより、溝加工時のテ−ブル送り速度に対し、溝を加工しないときのテ−ブル送り速度を格段と速くすることができ、テ−ブルの往復の送り速度が同一な従来加工方法に比べ、１／３から１／５の加工時間で済む。この加工時間の短縮は、ワ−クの寸法が大きいほど、より多い本数の溝加工が必要とされるので加工時間の短縮効果が大きい。
【００１４】
請求項３の発明は、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、前記テ−ブルの左右反転を検出する機構、前後方向にサ−ボドライブ移動可能なサドル上に備えたコラムの鉛直面に設けた昇降機構取付板、該取付板に設けられたガイドレ−ルとスライダ−とサ−ボモ−タとボ−ルネジよりなる昇降機構、前記スライダ−の前面に設けた鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ、該鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ前面に設けられたバイト保持具、該バイト保持具の下部に設けられたダイヤモンドバイト、前記テ−ブルの左右反転を検出し、このテ−ブル反転時に鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タのピエゾドライブ増幅器の電源切り換えスイッチへｏｎ／ｏｆｆ信号を送信する制御機構、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流体を吹き付けるノズル、とを有する切削装置を提供するものである。
【００１５】
ワ−クを載置するテ−ブルを左右方向に移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圧電アクチュエ−タにより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圧電アクチュエ−タにより上昇させてワ−クの切り込み・切削を行わないようにする。
【００１６】
ワ−クのピッチ送りは、コラムを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とによりコラムに備えられたダイヤモンドバイトをワ−クに対し相対的に前後方向に移動できる。
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開始点、待避位置への上下移動は、コンピュ−タ制御のサ−ボドライブで行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、ワ−クにダイヤモンドバイトで溝を加工している状態を示す部分断面図、図２は本発明の切削装置の斜視図、図３は切削装置のリニアモ−タ駆動送りのテ−ブル断面図、及び図４は液晶表示板のバックライト構造の斜視図である。
【００１８】
図１および図２に示す本発明の切削装置において、１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は保持具取付材、９はバイト保持具、１０はダイヤモンドバイト（刃先）、１１は圧電アクチュエ−タ、１２は固定ボルト、１３は流体吹き付けノズル、１４は保持具取付材８を上下方向に移動させる昇降機構、１５は操作盤、１６は圧電アクチュエ−タのピエゾドライブ増幅器（アンプ）、１７はタンク、１８はフィルタ、Ｐはポンプである。
【００１９】
昇降機構１４は、ボ−ルネジ１４ａ、ガイドレ−ル１４ｂ、スライダ−（螺合体）１４ｃ、サ−ボモ−タ１４ｄ、前記コラム７に取り付けられた昇降機構取付板１４ｅよりなり、サ−ボモ−タ１４ｄの回転駆動をボ−ルネジ１４ａが受けて保持具取付材８が前面に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、保持具取付材８前面に圧電アクチュエ−タ１１を介して設けられたバイト保持具９下部に接着されたダイヤモンドバイト１０を昇降させる。
【００２０】
ベッド２０は前記サドル６を載せ、図示されていない油圧アクチュエ−タ機構でサドルを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前面に昇降機構取付板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、サ−ボモ−タ駆動のボ−ルネジ、またはサ−ボドライブリニアモ−タに置き換えてもよい。
【００２１】
ダイヤモンドバイト１０の刃先形状は、先丸状、六角錐状またはＶ状であり、刃先の高さは０．５〜５ｍｍが一般である。
【００２２】
圧電アクチュエ−タ１１は、ＮＥＣト−キン株式会社より積層圧電アクチュエ−タがＡＥシリ−ズ、ＡＳＬシリ−ズのグレ−ド番号を付して販売、あるいは株式会社メステックよりＸ軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タがＭ−５５１６Ｂ、Ｍ−５５１７Ｂ、Ｍ−５５１８の商品名で、ＸＹ軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タがＭ−５５１６ＸＹ、Ｍ−５５１７ＸＹ、Ｍ−５５５０ＸＹ、Ｍ−５５５１ＸＹ１８の商品名で販売されている。圧電セラミック素子の伸縮の変位量（μｍ）は電圧により依存する。圧電アクチュエ−タの最大変位量は、１２〜５０μｍ程度である。
【００２３】
ピエゾドライブ増幅器（アンプ）１６は、株式会社メステックよりＭ−２６６４の商品名で市販されている。図１および図２には示されていないが、テ−ブルの側面に備えられたタッチセンサがテ−ブルの反転位置に設けられたドッグに接触するとタッチセンサより切削装置の制御盤１５の記録部（ＲＡＭ）に送信され、テ−ブルの反転がリニアモ−タに指示されてテ−ブル反転が行われるとともに、制御盤１５の記憶部（ＲＯＭ）に格納されている加工ソフトウエアに従って制御部（ＣＰＵ）よりピエゾドライブ増幅器電源切り換えスイッチ１６ｂにテ−ブル反転の信号（右反転時にはｏｎの信号、左反転時にはｏｆｆの信号）が送信され、電源切り換えスイッチ１６ｂの切り換えが行われる。図１に示すピエゾドライブ増幅器１６おいて、１６ａはメイン電源、１６ｃは電圧調整ダイヤルである。
【００２４】
導光板加工時のテ−ブル右反転時に圧電アクチュエ−タ１１のピエゾドライブ増幅器の電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｎにして圧電素子１１ａに電圧を印加して圧電素子を上方向に伸ばすと、伸びた圧電素子が押さえ上ケ−ス１１ｂを押し上げ、上ケ−ス１１ｂに固定されている前面ケ−ス１１ｃも上昇することにより前面ケ−ス１１ｃに固定されているバイト保持具９の下部に固定されているダイヤモンドバイト１０をワ−クに接触しない高さに上昇させることができ、テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにすることができる。
【００２５】
また、導光板加工時のテ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子の電圧印加をなくすことにより圧電素子を下降させて元の位置（開始点の高さ位置）に戻すことができ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイト１０により指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行うことができる。
【００２６】
図１に示すように、圧電アクチュエ−タ１１の後ケ−ス１１ｄは保持具取付材８前面に固定され、この保持具取付材８は昇降機構１４のスライダ１４ｃの前面に固定され、上下方向に移動できる構造となっている。
【００２７】
加工されるワ−ク２としては、銀、金、銅、錫等の金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、１〜３０ｍｍ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、３２インチ、４０インチ画面寸法である。
【００２８】
ノズル１３は、バイト保持具９下部に接着され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本独立して保持具取付材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。
【００２９】
切削装置１のテ−ブル４の駆動は、リニアモ−タ利用のサ−ボドライブ方式であり、例えば図３に示す構造を取る。
図３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３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３０，３０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。
【００３０】
前記テ−ブル４の下面中央部には前記ベッド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。
【００３１】
前記断面凹状のベッド側壁２０ａ，２０ｂ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。
【００３２】
前記断面凹状の側壁２０ａ，２０ｂの案内レ−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。
【００３３】
この図２に示すリニアモ−タ駆動のテ−ブ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２０の側壁凹部内に垂下した突起部２３底面に永久磁石３６を、この永久磁石３６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３６’をベッド２０の中央部１９ａに設ける。
【００３４】
永久磁石３６，３６’は、相対向する面の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３６，３６’表面間の距離は、０．１〜２ｍｍ、好ましくは、０．３〜１．０ｍｍである。
【００３５】
テ−ブル４の下面に設けられた突起部底面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。
【００３６】
かかる図１、図２及び図３で示される切削装置１を用い、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、工具切り込み開始点位置、工具反転位置、切り込み深さα、テ−ブル反転時のバイト上昇量に見合う圧電アクチュエ−タに懸ける電圧、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。
【００３７】
ついで、操作盤１５の始動ボタンを押し、テ−ブル４、サドル６を移動させた後、昇降機構１４によりダイヤモンドバイト１０の刃先位置を待避位置に移動させるとともに、ピエゾドライブ増幅器のメイン電源スイッチ１６ｄを入れる。
【００３８】
操作盤１５の開始ボタンを押して昇降機構１４により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が右方向から左方向（−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が右反転するとピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂがｏｎに切り換えられ、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に電圧が印加され、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、テ−ブル４が左方向から右方向（＋Ｘ）に移動する際はダイヤモンドバイト１０による溝加工は行われない。
【００３９】
テ−ブル４が左反転位置に到達すると、サドル６が溝のピッチ幅だけ後退するとともに、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂがｏｆｆに切り換えられ、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に印加されていた電圧が消えてダイヤモンドバイト１０切刃がβだけ下降し、ワ−ク右端の開始点位置まで移動する。
【００４０】
このワ−ク表面に一方向溝を切削加工する際、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。また、ダイヤモンドバイトによりワ−クへの切り込み・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。但し、超精密に加工するために往復動のテ−ブル移動速度を同じ、例えば０．１ｍ／分で行うこともできる。
【００４１】
ダイヤモンドバイト１０がワ−ク右端の開始点位置まで戻されると、２回目以降のワ−クへの溝切削加工が開始される。すなわち、
前記のテ−ブル左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量（α）だけワ−クへの切り込み・切削を行う工程、
テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチ１６ｂをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子１１ａを上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・研削を行わない工程、
およびテ−ブル４が左反転位置に到達すると、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけサドル６を後退する（テ−ブル４に対し相対的にダイヤモンドバイトを前方向に移動させる）とともに、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂをｏｆｆに切り換え、圧電アクチュエ−タ１１の圧電素子に印加されていた電圧が消えてダイヤモンドバイト１０切刃がβだけ下降し、ワ−ク右端の開始点位置まで移動する工程、
を繰り返えし、ワ−クに複数の溝を加工する。
【００４２】
所望するｎ本の溝の切削加工が終了したら、テ−ブル４、サドル６の移動を停止し、ダイヤモンドバイト１０を昇降機構１４により待避位置まで上昇させた後、加工ワ−クを洗浄し、乾燥させる。
【００４３】
上記加工作業は、制御盤８に内蔵される制御装置（ＣＰＵ）の記憶部（ＲＯＭ）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昇降機構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６駆動の液圧アクチュエ−タのサ−ボドライブ、ピエゾドライブ増幅器１６の切り換えスイッチ１６ｂのｏｎ／ｏｆｆの切り換えが行われる。
【００４４】
なお、ダイヤモンドバイト１０の圧電素子１１ａの微量な昇降を押さえ上ケ−ス１１ｂを介してバイト保持具９を固定する前ケ−ス１１ｃに伝えて行う実施例を前述したが、上ケ−ス１１ｂを介さずに圧電素子１１ａを前ケ−ス１１ｃに固定し、直接バイト保持具９を昇降させるようにしてもよい。
【００４５】
さらに、圧電素子の電圧印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｎ）にダイヤモンドバイトが上昇し、電圧非印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｆｆ）にダイヤモンドバイトが下降して元の位置に戻る例を記述したが、圧電素子１１ａの下部にダイヤモンドバイト１０を固定し、圧電素子の電圧印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｎ）にダイヤモンドバイトが下降し、電圧非印加時（ピエゾドライブ増幅器１６のスイッチｏｆｆ）にダイヤモンドバイトが上昇して元の位置に戻るように圧電アクチュエ−タの構造を変えてもよい。
【００４６】
この際は、
（１）ダイヤモンドバイトを昇降機構により下降させた後、電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加して圧電素子を下降させ開始点位置に位置合わせする。
（２）テ−ブルを左方向に往移動してダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を開始し、
（３）テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タの圧電素子の電圧を非印加として圧電素子を上方向に戻すことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにし、
（４）ついで、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させた後、
（５）テ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加し圧電素子を下降させ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行い、
（６）以下、前記（３）のテ−ブル右反転時に電源スイッチをｏｆｆにして圧電アクチュエ−タの圧電素子を上方向に戻すことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わない工程、（４）次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させる工程および（５）テ−ブル左反転時に圧電アクチュエ−タの電源スイッチをｏｎして圧電素子を下降させる工程を繰り返えしてワ−ク２に複数の溝を切削下降する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のリニアモ−タ駆動によるワ−クの一方向溝切削方法は、圧電アクチュエ−タの電源切り換えスイッチのｏｎ／ｏｆｆによりダイヤモンドバイトの上昇または下降を行うので、その際の動きは圧電アクチュエ−タの圧電素子の鉛直方向の微量（１０〜５０μｍ）な伸縮と、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具、前記圧電素子の鉛直方向の伸縮を保持具に伝える圧電アクチュエ−タの上ケ−スに限られ、それらの総重量は、特許文献１に記載のサ−ボモ−タ、ボ−ルネジ、スライダ−、螺合体、ダイヤモンドバイトを下部に支持する保持具の総重量と比較すると極めて小さく、振動による変位を受ける影響が極めて小さくなるので加工された導光板金型の面粗度Ｒａも１〜１．５ｎｍと向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワ−クにダイヤモンドバイトで溝を加工している状態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の切削装置の斜視図である。
【図３】切削装置のリニアモ−タ駆動テ−ブルの断面図である（公知）。
【図４】液晶表示板のバックライト構造の斜視図である（公知）。
【符号の説明】
１ 切削装置
２ ワ−ク
３ チャック
４ テ−ブル
６ サドル
７ コラム
８ 保持具取付材
９ バイト保持具
１０ ダイヤモンドバイト
１３ 流体供給ノズル
１４ 昇降機構
１１ 圧電アクチュエ−タ
１１ａ 圧電素子
１６ ピエゾドライブ増幅器
１６ｂ ｏｎ／ｏｆｆ切り換えスイッチ
Claims (3)
- 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、
（１）ダイヤモンドバイトを開始点位置まで下降させた後、
（２）テ−ブルを左方向に往移動してダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を開始し、
（３）テ−ブル右反転時に電源切り換えスイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加して圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わないようにし、
（４）ついで、次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させた後、
（５）テ−ブル左反転時に電源切り換えスイッチをｏｆｆして圧電アクチュエ−タの圧電素子の電圧印加をなくすことにより圧電素子を下降させ、テ−ブルの左方向の往移動時にダイヤモンドバイトにより指定量だけワ−クへの切り込み・切削を行い、
（６）以下、前記（３）のテ−ブル右反転時に電源スイッチをｏｎにして圧電アクチュエ−タの圧電素子を上方向に伸ばすことにより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テ−ブルの復移動時にワ−クの切り込み・切削を行わない工程、（４）次ぎに加工する溝のピッチ幅だけテ−ブルを前または後ろ方向に移動させる工程および（５）テ−ブル左反転時に圧電アクチュエ−タの電源スイッチをｏｆｆして圧電素子を下降させる工程を繰り返すことを特徴とする、ワ−クに複数の溝を切る方法。 - 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。
- 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、前記テ−ブルの左右反転を検出する機構、前後方向にサ−ボドライブ移動可能なサドル上に備えたコラムの鉛直面に設けた昇降機構取付板、該取付板に設けられたガイドレ−ルとスライダ−とサ−ボモ−タとボ−ルネジよりなる昇降機構、前記スライダ−の前面に設けた鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ、該鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タ前面に設けられたバイト保持具、該バイト保持具の下部に設けられたダイヤモンドバイト、前記テ−ブルの左右反転を検出し、このテ−ブル反転時に鉛直方向軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タのピエゾドライブ増幅器の電源切り換えスイッチへｏｎ／ｏｆｆ信号を送信する制御機構、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流体を吹き付けるノズル、とを有する切削装置。
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