JP2005081476A - 導光板金型加工装置およびワ−クに円弧状溝を切削する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板金型に同心円上の円弧状溝ｎ本を寸法精度よく切削加工できる導光板金型加工装置の提供。
【解決手段】ベッド２上に前後方向（Ｚ軸）に移動可能に設けられたサドル３、その上に設けた左右移動テ−ブル４、立架したコラム７に上下方向（Ｙ軸）に昇降可能に取り付けられたバイト１０およびバイトの昇降機構６、前記左右テ−ブル４上に据え付けられた回転可能なロ−タリ−テ−ブル２０の上に載置されたＵ軸−，Ｖ軸−２ステ−ジ２６を備える導光板金型加工装置１。前記ステ−ジ２６上にワ−クｗを固定し、ロ−タリ−テ−ブル２０の回転により２ステ−ジ２６上のワ−クｗを回転させてワ−クにバイト１０を切り込み加工して円弧状溝を切削加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板の輝度を均一とするため同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる導光板金型加工装置に関する。また、本発明は、該導光板金型加工装置を用いて、ワ−クである導光板製造用金型表面に同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる方法に関する。

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フロントライトまたはバック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。

この導光板は、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。導光板の溝形状は、Ｖ字の直線状溝であったり、同心円上の円弧状溝であったりする。

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、Ｐ_ｎ＋１＝Ｐ_ｎ−０．０１３（Ｐ_０＝０．４ｍｍ）である。

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。

同心円上の円弧状溝を有する透明導光板を与える射出金型の製造方法として、先端にバイトを装着したア−ムを回転させて一本の円弧状溝を導光板金型に切削した後、ア−ムを一旦上昇させ、該ア−ムを円弧の中心点が一直線上をピッチ幅移動するように該ア−ムを移動させ、再び該ア−ムを下降させ、ア−ムを回転させて次ぎの円弧状溝を形成するという一連の切削動作を繰返してｎ本の同心円上の円弧状溝を備える射出成形金型を製造することは提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、研削装置の砥石軸の先端に取り付けられている砥石車と砥石カバ−を取り外し、砥石軸（ア−ム）の先端に切削用アタッチメントを取り付け、バイト（刃先）がワ−クに対して左右方向（Ｘ軸方向）に相対移動させながら前後方向（Ｙ軸方向）にも相対移動することによってワ−クに曲線状溝を形成することも提案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−９８３８３号公報（第５頁および図２、図１０参照） 特開２００３−３９２２９号公報（第４頁および図２、図６参照）

前記特許文献１に記載されるア−ムを回転させて一本の円弧状溝を導光板金型に切削した後、該ア−ムを円弧の中心点が一直線上をピッチ幅移動するように該ア−ムを移動させるという一連の切削動作を繰返してｎ本の同心円上の円弧状溝を備える射出成形金型を製造する方法は、小さなバイトが回転運動されるとともに、直線移動もなされるので、バイトの位置合わせが困難である。

また、前記特許文献２に記載される曲線溝加工方法は、サドル、バイト、テ−ブルそれぞれの直線状の相対的な動きで行うため、その加工ソフトプログラミングが複雑となり、寸法精度が悪く、かつ、加工時間が特許文献１に記載の方法と比較して長い。

本発明は、溝の加工精度が良好で、かつ、生産性の優れた導光板金型加工装置およびワ−クに円弧状溝を切削する方法を提供するものである。

請求項１の発明は、ベッド上に前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられたサドル、
該サドルの上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられた左右移動テ−ブル
コラムに上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能に取り付けられたバイトおよびバイトの昇降機構、
前記左右移動テ−ブル上に固定された水平方向に回転可能なロ−タリ−テ−ブルおよび該ロ−タリ−テ−ブルの回転駆動機構、
前記ロ−タリ−テ−ブルの上に載置されたＵ軸−または／及びＶ軸−ステ−ジおよび該ステ−ジのリニア駆動機構、および、
該ステ−ジ上に設置されるワ−ク用治具、
を備える導光板金型加工装置を提供するものである。

請求項２の発明は、前記の導光板金型加工装置を用いてワ−ク表面に同心円上の円弧状溝ｎ本を次ぎの工程を経て切削する方法を提供するものである。
１）ワ−クの一辺がロ−タリ−テ−ブルの回転軸（Ｂ軸）芯を通るＵ軸またはＶ軸に平行となるように、かつ、切削加工される第１番目の円弧状溝の中心点がロ−タリ−テ−ブルの回転軸芯上に一致するようにＵ軸−またはＶ軸−ステ−ジ上に治具を用いてワ−クを固定する。
２）ロ−タリ−テ−ブルの回転軸芯上にバイトを位置合わせした後、サドルを前進または後退させてバイトを前記回転軸芯上位置から第１番目の円弧状溝の半径の距離だけ離れた位置まで移動させる。
３）バイトを切削開始点まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クにバイトを切り込み加工して第１番目の円弧状溝を切削加工する。
４）バイトを待機位置まで上昇させ、ついで、Ｕ軸−またはＶ軸−ステ−ジを円弧状溝の次ぎの円弧状溝までのピッチ幅（Ｐ_ｉ＝Ｐ₂）だけ移動させる。
５）バイトを切削開始点位置まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クに第２番目（ｉ＝２）の円弧状溝を切削加工する。
６）以下、上記４）と５）の工程をｉが３からｎとなるまで繰り返し、ワ−クに同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる。

サドルの前進または後進の移動によりワ−クに対するバイト位置が確定されると、円弧状溝１本を形成する間はロ−タリ−テ−ブルの回転の移動とバイトの上下方向の動きとなるので、特許文献１に記載される円弧状溝１本を形成する間バイトが回転移動する方法と比較してバイトが振動の影響を受ける機会が極減し、バイトの位置合わせが容易となるとともに溝の寸法精度が向上する。

ワ−クを載置するテ−ブルをＵ軸−，Ｖ軸−の２軸テ−ブルとすることにより、Ｕ軸ステ−ジ、Ｖ軸ステ−ジの動きとともに、Ｘ軸テ−ブル、Ｚ軸サドル、ロ−タリ−テ−ブルのＢ軸周りの回転、バイトの上下方向（Ｙ軸）の動きも加わる６軸制御の加工ができるので、円弧状溝は勿論のこと、円溝、横Ｓ字溝、直線状溝、格子溝、三角溝、およびこれら２以上の形状の溝を組み合わせた複雑な溝加工が可能である。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は導光板金型加工装置の斜視図、図２はロ−タリ−テ−ブルの断面図、図３は導光板金型に切削された溝のパタ−ンを種々示す平面図、および図４は実施例２の導光板金型に同心円上の円弧状溝を加工する工程を説明する平面図である。

図１に示す導光板金型加工装置１において、２はベッド、３はサドルで駆動機構により前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。駆動機構はサ−ボモ−タでボ−ルネジを回転駆動させ、サドル３下面に固定された螺合体に伝えることによりサドルは前後に駆動する。この前後方向（Ｚ軸方向）は、後述するＶ軸−ステ−ジの前後方向（Ｖ軸方向）に平行である。

４は左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能な左右移動テ−ブルで、駆動機構により左右に移動される。駆動機構は、前述のサ−ボモ−タ、ボ−ルネジ、螺合体を用いる方式であっても、リニアモ−タ駆動方式であってもよい。この左右方向は後述するＵ軸−ステ−ジの左右方向（Ｕ軸方向）に平行である。５はコラム、６はバイトの昇降機構で、サ−ボモ−タの回転駆動を受けて回転駆動するボ−ルネジに螺合するスライダが案内ガイド間を上下（Ｙ軸方向）に昇降させる構造となっている。６ａはサ−ボモ−タ、６ｂはエンコ−ダで後述するダイヤモンドバイト１０をジャンク１１を軸として回動させる。
昇降機構６の前面にはバイト取付具７が固定されており、このバイト取付具にダイヤモンドバイト１０を固着したジャンク１１が固定ボルト１２により取り付けられる。ダイヤモンドバイト１０の刃先形状は、先丸状、六角錐状、Ｕ字状またはＶ状であり、刃先の高さは０．５〜５ｍｍが一般である。

前記左右移動テ−ブル４上にはロ−タリ−テ−ブル２０がこの回転軸芯の鉛直線（Ｂ軸）延長上に待機位置のバイト１０が位置するよう据え付けられる。ロ−タリ−テ−ブル２０は、図２に示すようにビルトインサ−ボモ−タ２１の回転駆動を受けて回転する空気軸２３の回転力を固定プレ−ト２４に固定された丸型永磁マイクロピッチチャック２５が受けて丸型永磁マイクロピッチチャック２５が水平方向に回転する。なお、２１ａはロ−タ、２１ｂはステ−タ、２１ｃは冷却水導入管、２１ｄは冷却水排水管、２２は高精度アブソリュ−トロ−タリ−エンコ−ダ、２３ａは給気管である。ロ−タリ−テ−ブル２０の丸型永磁マイクロピッチチャック２５は空気ベアリング２３ａによる非接触の軸承のため、振動を受ける影響が小さい。丸型永磁マイクロピッチチャック２５の回転量は高精度アブソリュ−トロ−タリ−エンコ−ダ２２で検知できる。

図１に戻って、前記ロ−タリ−テ−ブル２０の丸型永磁マイクロピッチチャック２５上にはＵ軸−，Ｖ軸−２ステ−ジ２６が載置される。図ではＶ軸−ステ−ジ２７が下側にＵ軸−ステ−ジ２８が上側に設けられている。単に同心円上の円弧状溝を形成する目的ならこの２ステ−ジの代わりにＶ軸−ステ−ジまたはＵ軸−ステ−ジの１軸ステ−ジを用いてもよい。なお、これらステ−ジのリニア駆動は、サ−ボモ−タ、エンコ−ダ、ボ−ルネジ、スライダ、ガイドレ−ルで行なわれ、サ−ボモ−タの回転駆動をボ−ルネジが受け、ステ−ジ下面に固定された図示されていない螺合体がボ−ルネジ上を進退移動することにより螺合体に固定されているステ−ジ２７，２８下面に取り付けられたスライダがガイドレ−ル２７ａ，２８ａ上を走行することにより行われる。

このＵ軸−，Ｖ軸−２ステ−ジ２６の上にワ−クｗである導光板金型を直接、またはワ−ク用治具を用いて固定設置する。

次ぎに、図４を用いて、かかる導光板金型加工装置１を用いてワ−クｗ表面に同心円上の円弧状溝ｎ本（図３ａ参照）を切削加工する工程を説明する。

１）ワ−クｗの一辺がロ−タリ−テ−ブル２０の回転軸（Ｂ軸）芯を通るＵ軸またはＶ軸に平行となるように、かつ、切削加工される第１番目の円弧状溝の中心点Ｏがロ−タリ−テ−ブルの回転軸芯上に一致するようにＵ軸−，Ｖ軸−２ステ−ジ２６のＵ軸ステ−ジ上にワ−ク（実線で示されている）ｗを固定する。

２）ロ−タリ−テ−ブル２０の回転軸芯上にバイト１０を位置合わせした（図４ａ）後、サドルを前進または後退させてバイト１０を前記回転軸芯Ｂ上位置から第１番目の円弧状溝の半径ｒ距離だけ離れた位置まで移動させる（図４ｂ）。

３）バイト１０を切削開始点まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クにバイトを切り込み加工して第１番目の円弧状溝を切削加工する（図４ｃ）。

４）バイト１０を待機位置まで上昇させ、ついで、Ｘ軸−またはＹ軸−ステ−ジを円弧状溝の次ぎの円弧状溝までのピッチ幅（Ｐ_ｉ＝Ｐ₂）だけ移動させる（図４ｄ）。

５）バイトを切削開始点位置まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クに第２番目（ｉ＝２）の円弧状溝を切削加工する。
６）以下、上記４）と５）の工程をｉが３からｎとなるまで繰り返し、ワ−クに同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる（図４ｅ）。

図３ｂに示す同心円上円弧上溝をワ−クに切削加工するには、ステ−ジ２６上に図４ａで仮想線で示されるワ−ク位置にワ−クｗ’を置いてから前記工程を経て同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる。

本発明の導光板金型加工装置１は、図３ａおよび図３ｂに示すように導光板の点光源位置となる複数の円弧上溝の円中心点位置が変っても容易に同心円上の円弧状溝を金型に切削加工できる。よって、点光源が複数となる導光板金型も切削加工が容易である。

ワ−クに直線状の溝を形成するには、ロ−タリ−テ−ブル２０の回転は行なわず、Ｕ−，Ｖ−２ステ−ジ２６を前後（Ｖ軸）または左右（Ｕ軸）方向に移動させて直線状の溝を形成する。１本の溝が形成されたらピッチ幅だけバイト位置をずらし、次ぎの溝を切削加工する。また、一方方向に直線状溝を複数切削加工した後、ロ−タリ−テ−ブルを９０度回転し、再び、前記直線に直交する直線状溝を複数切削加工すれば格子状溝とすることが可能である。

本発明の導光板金型加工装置は、バイトの移動を少なくし、ワ−クの移動を多くして同心円状溝を複数加工できるので、従来のア−ムを回転させて一本の円弧状溝を導光板金型に切削した後、該ア−ムを円弧の中心点が一直線上をピッチ幅移動するように該ア−ムを移動させるという一連の切削を繰り返す導光板金型加工装置よりも寸法精度の良好な溝を加工できる。

導光板金型加工装置の斜視図である。（実施例１） ロ−タリ−テ−ブルの断面図である。 導光板金型に切削された溝のパタ−ンを種々示す平面図である。 導光板金型に同心円上の円弧状溝を多数本加工する工程を説明する平面図である。（実施例２）

符号の説明

１ 導光板金型加工装置
ｗ ワ−ク
２ ベッド
３ サドル
４ 左右移動テ−ブル
５ コラム
６ バイト昇降機構
１０ ダイヤモンドバイト
２０ ロ−タリ−テ−ブル
２６ Ｕ−，Ｖ−２軸テ−ブル

Claims (2)

1. ベッド上に前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられたサドル、
   該サドルの上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられた左右移動テ−ブル
   コラムに上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能に取り付けられたバイトおよびバイトの昇降機構、
   前記左右移動テ−ブル上に固定された水平方向に回転可能なロ−タリ−テ−ブルおよび該ロ−タリ−テ−ブルの回転駆動機構、
   前記ロ−タリ−テ−ブルの上に載置されたＵ軸−または／及びＶ軸−ステ−ジおよび該ステ−ジのリニア駆動機構、および、
   該ステ−ジ上に設置されるワ−ク用治具、
   を備える導光板金型加工装置。
2. 請求項１に記載の導光板金型加工装置を用いてワ−ク表面に同心円上の円弧状溝ｎ本を次ぎの工程を経て切削する方法。
   １）ワ−クの一辺がロ−タリ−テ−ブルの回転軸（Ｂ軸）芯を通るＵ軸またはＶ軸に平行となるように、かつ、切削加工される第１番目の円弧状溝の中心点がロ−タリ−テ−ブルの回転軸芯上に一致するようにＵ軸−またはＶ軸−ステ−ジ上に治具を用いてワ−クを固定する。
   ２）ロ−タリ−テ−ブルの回転軸芯上にバイトを位置合わせした後、サドルを前進または後退させてバイトを前記回転軸芯上位置から第１番目の円弧状溝の半径の距離だけ離れた位置まで移動させる。
   ３）バイトを切削開始点まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クにバイトを切り込み加工して第１番目の円弧状溝を切削加工する。
   ４）バイトを待機位置まで上昇させ、ついで、Ｕ軸−またはＶ軸−ステ−ジを円弧状溝の次ぎの円弧状溝までのピッチ幅（Ｐ_ｉ＝Ｐ₂）だけ移動させる。
   ５）バイトを切削開始点位置まで下降させた後、ロ−タリ−テ−ブルを回転させ、ワ−クに第２番目（ｉ＝２）の円弧状溝を切削加工する。
   ６）以下、上記４）と５）の工程をｉが３からｎとなるまで繰り返し、ワ−クに同心円上の円弧状溝をｎ本形成させる。

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