JP2007144583A - 端面切削装置および端面切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の端面に付着した切り屑を効率的に取り除くことができる端面切削装置および端面切削方法を提供すること。
【解決手段】本発明の端面切削装置は、導光板２の端面に沿って移動するバイト３４、３６によって導光板の端面を切削する端面切削装置であって、導光板を所定位置に固定する固定手段８と、固定手段によって固定された導光板の端面に沿って移動しながら導光板の端面を切削するバイトと、バイトとともに導光板の端面に沿って移動しながら導光板の端面に向けて気体を吹き付ける気体供給手段４８と、導光板の端面近傍の空気を下方から吸引する吸引手段５２とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、端面切削装置および端面切削方法に関し、詳細には、液晶表示装置等に使用される導光板の端面を切削する端面切削装置および端面切削方法に関する。

液晶表示装置のバックライト等に使用される導光板は、バックライト等に組み付けられる前に、端面に発生したバリ、ゲートカット痕等の除去するとともに、光を導光板中に取り入れる入射端面を特定の表面構造に仕上げるために端面切削加工を行う必要がある。
このような切削加工を行う装置としては、テーブルに水平に固定された導光板の端面に沿って、導光板の端面の板厚より幅広の切り刃を有するバイトを導光板の端面に沿って往復動させ、導光板の端面を切削加工する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−２６００７５号公報

バイトによって導光板を切削したときに発生する切り屑は、導光板に付着して光学性能を悪化させたり、導光板を傷付けたりするため、速やか取り除く必要がある。このため、特許文献１の装置では、テーブルの上部に配置されたノズルから、導光板の端面とバイトとの間に除電エアを吹き付けて、切り屑を除去している。

しかしながら、特許文献１の構成では、ノズルが、導光板の端面に沿って移動するバイトとの干渉を回避するために導光板の端面から上方に離れた位置に配置されているので、導光板の端面にエアを強く吹き付けることができず、導光板の端面に付着した切り屑を効率的に取り除くことができず、導光板に残った切り屑によって微細な表面構造が形成された光出射面やその裏面を傷付けてしまい光学欠陥を発生させる等の問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、導光板の端面に付着した切り屑を効率的に取り除くことができる端面切削装置および端面切削方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、導光板の端面に沿って移動するバイトによって該導光板の端面を切削する端面切削装置であって、前記導光板を所定位置に固定する固定手段と、該固定手段によって固定された導光板の端面に沿って移動しながら前記導光板の端面を切削するバイトと、前記バイトとともに前記導光板の端面に沿って移動しながら前記導光板の端面に向けて気体を吹き付ける気体供給手段と、前記導光板の端面近傍の空気を下方から吸引する吸引手段と、を備えている、ことを特徴とする端面切削装置が提供される。

このような構成によれば、バイトと共に導光板の端面に沿って移動する気体供給手段から導光板の端面に向けて気体が吹き付けられるので、気体供給手段から導光板の端面までの距離が短くなり、導光板の端面に気体を強くあてることができ、切り屑を導光板から効率的に取り除くことが可能となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記エア供給手段が、前記導光板の端面に対向して配置された気体吹き出し口を備え、前記導光板の端面に略直交する方向から前記導光板の端面に気体を吹き出つける。

このような構成によれば、導光板の端面に直交する方向から気体が吹き付けられるので、導光板の端面に付着した切り屑をより効率的に取り除くことができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記固定手段が、前記端面から後退した位置で前記導光板を上方からクランプするクランプ装置を備えるように構成されている。

このような構成によれば、導光板は切削される端面から後退した位置で上方からクランプされるので、導光板がクランプされている切削作業中、クランプされる位置と切削される端面との間で導光板の上面が露出していることになる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吹き出し口が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置に気体を吹き付けるように構成されている。
このような構成によれば、露出した導光板の上面は、バイトによって切削される端面に隣接しているので、切削によって生じた切り屑が付着し易くなるが、前記気体吹き出し口が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置にも気体を吹き付けるように構成されているので、この露出した上面にも気体が吹き付けられ、この面に付着した切り屑を確実に取り除くことができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吹き出し口の内径が、前記導光板の端面の高さより大きい。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吹き出し口は、その中心が前記導光板の端面の上端と略等しい高さ位置に配置されている。

本発明の他の態様によれば、導光板の端面に沿って移動するバイトによって前記導光板の端面を切削する端面切削方法であって、固定手段によって前記導光板を切削装置の所定位置に固定する工程と、該固定手段によって固定された導光板の端面に向けて気体を吹き付けながら、該導光板の端面に沿って移動するバイトによって前記導光板の端面を切削する工程と、を備えていることを特徴とする端面切削方法が提供される。

このような構成によれば、導光板の端面に向けて気体が吹き付けられるので、導光板の端面に気体を強くあてることができ、切り屑を導光板から効率的に取り除くことが可能となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体が、前記導光板の端面に対向して配置され前記バイトと共に前記導光板の端面に沿って移動する気体吹き出し口から供給される。
このような構成によれば、導光板の端面に直交する方向から気体が吹き付けられるので、導光板の端面に付着した切り屑をより効率的に取り除くことができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記固定手段が、前記導光板を端面から後退した位置でクランプするクランプを備える。

このような構成によれば、導光板は切削される端面から後退した位置で上方からクランプされるので、導光板がクランプされている切削作業中、クランプされる位置と切削される端面との間で導光板の上面が露出していることになる。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置に吹き付けられる。
このような構成によれば、露出した導光板の上面は、バイトによって切削される端面に隣接しているので、切削によって生じた切り屑が付着し易くなるが、前記気体吹き出し口が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置にも気体を吹き付けるように構成されているので、この露出した上面にも気体が吹き付けられ、この面に付着した切り屑を確実に取り除くことができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記切削工程中に、前記導光板の端面近傍の空気が下方から吸引される。

本発明によれば、導光板の端面に付着した切り屑を効率的に取り除くことができる端面切削装置および端面切削方法が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の端面切削装置について説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態の端面切削装置１の側方からの斜視図であり、図２は、端面切削装置１の後方からの斜視図である。本実施形態の端面切削装置１は、液晶表示装置等に使用される断面くさび型の導光板の端面を切削するための装置であるが、本発明は他の用途で使用される導光板または板状光学部品の端面の切削する端面切削装置に適用することもできる。

端面切削装置１は、端面が切削される導光板２が上面に載置される載置部材４、６を備えている。図１および図２に示されているように、載置部材４、６は、導光板２の幅より狭い間隔をおいて平行に配置された２本のレール状部材である。

載置部材４、６の一端（前端）側には、載置部材４、６の上面に載置された導光板２を固定する固定機構８が設けられている。また、２本の載置部材４、６の間の空間には、載置部材４、６に載置された導光板２を載置部材４、６の他端（後端）から固定機構８に向けて押圧する押圧機構１０が配置されている。さらに、固定機構８を挟んで、載置部材４、６と対向する位置には、載置部材４、６に載置された導光板２の端面切削を行う切削機構１２が配置されている。

固定機構８は、載置部材４、６上で所定位置に配置される導光板２の前端部の上下で対向するように配置された上側クランプ部材１４と下側クランプ部材１６とを備えている。上側クランプ部材１４と下側クランプ部材１６は、いずれも導光板２の幅よりも長い長さを有する矩形断面の棒状部材である。

下側クランプ部材１６は、上面１６ａが、載置台４、６の上面４ａ、６ａと同一の高さとなるように端面切削装置１の本体に固定されている。また、上側クランプ１４は、エアシリンダを備えた図示しない昇降機構によって、静止部材である下側クランプ部材１６に対して上下動可能に構成されている。

上側クランプ１４は、上方位置に配置されたときには、下側クランプ１６との間に導光板２の厚さより広い間隔を形成し、また、下方位置に配置されたときには、下側クランプ１６との間で導光板２の先端部を挟持して、載置部材４、６上に載置された導光板２を所定位置に固定することができるよう構成されている。

図３は、固定機構８を切削機構１２側から見た斜視図である。図３に示されているように、上側クランプ部材１４および下側クランプ１６の切削機構１２側には、位置決め板１８が配置されている。

位置決め板１８は、図３、図４および図５に示されているように、上下方向に延びる板部材である。位置決め板１８は、固定機構８（上側クランプ部材１４および下側クランプ１６）側に位置する位置決め面１８ａが、上側クランプ部材１４の前側面１４ａから切削機構１２側に距離ｄだけ離れて位置するように配置されている。

さらに、位置決め板１８は、下方に配置されたエアシリンダを含む駆動機構２０によって、上端部分が下側クランプ部材１６の上面の高さ位置より上方に突出する突出位置（図４）と、上端が下側クランプ部材１６の上面の高さ位置より下方に位置する待避位置（図５）との間で上下動するように構成されている。

押圧機構１は、図１および図２に示されているように、載置部材４、６の間で上側クランプ部材１４と平行に延びるように配置された細長い押圧板２２と、押圧板２２を固定機構８方向に向けて前後動させるエアシリンダを備えた前後動機構２４とを備えている。押圧板２２は、上方部分２２ａが、少なくとも導光板２の厚さより大きく載置部材４、６の上面４ａ、６ａより上方に突出する高さ位置に配置されている。

前後動機構２４は、載置部材４、６の上面４ａ、６ａより下方に配置されており、内蔵されたエアシリンダの作用によって、押圧板２２を、前記上側クランプ部材１４の後側面１４ｂから導光板２の長さ（奥行き）より長い距離だけ離れた後退位置（図１）と、前記上側クランプ部材１４の後側面１４ｂから導光板２の長さ（奥行き）より若干短い距離だけ離れた前進位置（図２）との間で前後動させることができるように構成されている。

載置部材４、６の前端部の幅方向外方位置には、載置部材４、６に載置された導光板２の幅方向の位置決めを行う位置決め部材２６、２８が配置されている。位置決め部材２６、２８は、載置部材４、６の上面４ａ、６ａの高さ位置より上方に延びる部材であり、図示しない駆動機構によって、上側クランプ部材１４および下側クランプ部材１６等と平行に配置されたレール３０に沿って移動し、載置部材４、６に載置された導光板２の幅方向の位置決めを行うことができるように構成されている。

固定機構８を挟んで、載置部材４、６と対向する位置に設けられた切削機構１２は、切削ヘッド３２と、切削ヘッド３２を導光板２の端面に沿って移動させるボールねじ３５とを備えている。図６に示されているように、切削ヘッド３２には、導光板２の端面切削を行う２つのバイト、粗加工バイト３４と仕上げバイト３６が取付けられている。粗加工バイト３４と仕上げバイト３６は、切削する導光板２の先端面２ａの高さより大きな高さを備え、導光板２の先端面２ａに当接した状態で端面に沿って導光板２の幅方向に移動することにより、先端面２ａを切削加工することができるように構成されている。

粗加工バイト３４にはバネとエア駆動機構が取付けられている。詳細には、エア駆動機構を作動させることによって粗加工バイト３４を前進させて粗加工バイト３４による切削が可能となる、エア駆動機構を開放するとバネにより粗加工バイト３４が後退して仕上げバイト３６が突出して仕上げバイト３６による切削が可能となる。このような機構によって、粗加工バイト３４による切削と仕上げバイト３６ｂによる切削とを切り換えることができる。

切削ヘッド３２に取付けるバイト数は特に限定されず、例えば、粗加工バイト２本と仕上げバイト１本の３本のバイトを取付けることもできる。このような場合には、中央に粗加工バイトを配置して、その両側にそれぞれ他の粗加工バイトと仕上げバイトを配置し、中央に配置した粗加工バイトを他のバイトより数十μｍ（例えば、３０μｍ）程度突出させて配置することが好ましい。

切削ヘッド３２は、カップリング４０を介してサーボモータ４２に連結されたボールネジネジ３５の回転によって、ボールネジ３５に沿って配置された一対のレールガイド４４、４６に案内されながら移動することができるように構成されている。ボールネジ３４、一対のレールガイド４４、４６は、上側クランプ部材１４、下側クランプ部材１６等と平行に配置されているので、切削ヘッド３２の移動に伴って、各バイト３４、３６は上側クランプ部材１４、下側クランプ部材１６等と平行に移動することになる。

切削機構１２は、全体が駆動機構によって、粗加工バイト３４または仕上げバイト３６の刃先が載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａに接触し先端面２ａの切削が可能となる切削位置（図４）と、粗加工バイト３４または仕上げバイト３６の刃先が載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａから離れて位置決め板１８による導光板２の位置決めを可能にする非切削位置（図５）との間で移動可能に構成されている。

切削ヘッド３２には、さらに、気体吹き出し部材４８が取付けられている。気体吹き出し部材４８は、図示しない空気供給装置に接続されたパイプであり、先端の気体吹き出し口５０から除電エア等のエア、窒素等の不活性気体等の気体を吹き出すように構成されている。

図４および図５に示されているように、気体吹き出し部５０の内径は、導光板２の先端面２ａの高さより大きく設定されている。また、気体吹き出し部材４８は、気体吹き出し部５０の中心が載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａの高さ方向中央に整列する高さ位置に配置されている。従って、気体吹き出し口５０から吹き出した除電エア等の気体は、載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａに直交するように吹き付けられると共に、導光板２の先端部の上面および下面に沿って流れることになり、導光板に付着した切り屑を確実に除去することができる。

図４および図５に示されているように、端面切削装置１は、載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａ近傍の空気を下方から吸引する吸引手段５２を備えている。このように下方から吸引することによって、吹き出し口５０から吹き出した気体によって飛ばされた切り屑が、導光板の周囲に残ることなく外部に排出される。吸引手段５２は、載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａの近傍から下方に向かって延びる略Ｌ字形のダクト５４と、このダクト５４を吸引する吸引装置５６等から構成されている。

端面切削装置１の各部を駆動するエアシリンダ、サーボモータ４２等は、マイクロコンピュータを備えた制御装置（図示せず）によって所望のタイミングで所望の量だけ駆動されるように構成されている。

次に、端面切削装置１の作動を説明する。
まず、切削機構１３を非切削位置に、上側クランプ部材１４を上方位置に、位置決め板１８を突出位置に、押圧板２２を後退位置に、位置決め部材２６、２８を外方位置にそれぞれ配置した状態で、載置部材４、６の上面４ａ、６ａに端面切削を行う導光板２を載置する。

次いで、前後駆動機構２４によって押圧板２２を前進位置に前進させて導光板２の後端面２ｂを押圧板２２で押圧し、導光板２の先端面２ａを突出位置に配置された位置決め板１８の位置決め面１８ａに当接させて、載置部材４、６上の導光板２を前後方向に位置決めする。さらに、位置決め部材２８を内方位置に移動させ、載置部材４、６上の導光板２を位置決め部材２６、２８によって幅方向に位置決めする。一方の位置決め部材２６は固定し、他方の位置決め部材２８のみを移動させることによって位置決めをすることが好ましいが、両方の位置決め部材２６、２８を移動させるような構成としてもよい。

次いで、上側クランプ部材１４を降下させて下方位置に配置することにより、前後方向および幅方向に位置決めされた導光板２の先端部を上側クランプ部材１４と下側クランプ部材１６との間で挟持し、載置部材４、６上で固定する。このとき、上側クランプ部材１４および下側クランプ部材１６は、その前側面１４ａ、１６ａが、導光板２の先端面２ａから距離ｄだけ後退した位置で導光板２を挟持することになる。さらに、駆動機構２０を作動させ位置決め板１８を待避位置に降下させ、切削の準備が完了する。

次いで、切削機構１２を移動させる駆動機構を作動させ、切削機構１２を非切削位置から切削位置に移動させる。このとき、切削機構１２の位置は、使用するバイト３６、３８によって所望の切り込み深さの切削が行われるように調整される。

さらに、サーボモータ４２によってボールネジ３５を回転させ切削ヘッド３２を導光板２の先端面２ａに沿って移動させ、切削ヘッド３２に取付けられたバイト３６または３８によって導光板２の先端面２ａを切削する。
切削は、切削ヘッド３２を導光板２の先端面に沿って複数回（例えば５０回程度）にわたり往復動させながら行うのが好ましい。最初の数十回の往復は粗加工バイト３４によって粗切削を行い、その後７〜１０回程度仕上げバイト３６を往復させ仕上げ加工を行う。

切削作業中、空気供給装置を作動させ気体吹き出し口５０から載置部材４、６に載置され上側クランプ部材１４と下側クランプ部材１６との間で挟持固定された導光板２の先端面２ａに向けて除電エア等の気体が吹き付けられ、さらに、吸引手段５６が作動され、ダクト５４を通して導光板２の端面２ａの近傍の空気が下方に向けて吸引される。

この結果、気体吹き出し口５０から吹き出した除電エア等の気体が、載置部材４、６に載置された導光板２の先端面２ａに直交するように吹き付けられると共に、導光板２の先端部の上面および下面に沿って流れ、さらに、導光板２の先端面２ａの近傍から下方に向かって吸引されるので、切削によって生じた切り屑は、この気体の流れによって、速やかに吸引装置５４方向に流され、導光板２の先端部近傍から除去される。

以上のような端面切削装置を用いて切削加工を行うことにより、切削加工終了時には切り屑が完全に導光板の端面から除去され、切削加工後に切り屑除去を行う必要がなくなる。また、導光板への切り屑の残存付着がなくなることにより、後工程において導光板の光出射面またはその裏面へ切り屑による傷の発生等を防止することができ、光学欠陥のない高品位の導光板を製造することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、気体吹き出し口５０の内径が導光板２の先端面２ａの高さより大きく設定されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、たとえば、導光板２の先端面２ａの高さより小径の気体吹き出し口５０を、その中心が先端面２ａの上端と同じ高さに位置するように、配置した構成でもよい。

本発明の好ましい実施形態の端面切削装置の側方からの斜視図である。 図１の端面切削装置の後方からの斜視図である。 端面切削装置の固定機構を切削機構側から見た斜視図である。 位置決め板が突出位置に切削機構が非切削位置にそれぞれ配置された状態での、固定機構、切削機構の各要素の相対位置を示す模式的な側面図である。 位置決め板が待避位置に、切削機構が切削位置に配置された状態での、固定機構、切削機構の各要素の相対位置を示す模式的な側面図である。 切削機構が切削位置に配置された状態での、固定機構、切削機構の各要素の相対位置を示す模式的な平面図である。

符号の説明

１：端面切削装置
２：導光板
２ａ：導光板の先端面
４、６：載置部材
８：固定機構
１０：押圧機構
１２：切削機構
１４：上側クランプ部材
１６：下側クランプ部材
１８：位置決め板
２２：押圧板
３２：切削ヘッド
３４：粗加工バイト
３６：仕上げバイト
４２：サーボモータ
４８：気体吹き出し部材
５０：気体吹き出し口
５２：吸引手段

Claims (5)

1. 導光板の端面に沿って移動するバイトによって該導光板の端面を切削する端面切削装置であって、
   前記導光板を所定位置に固定する固定手段と、
   該固定手段によって固定された導光板の端面に沿って移動しながら前記導光板の端面を切削するバイトと、
   前記バイトとともに前記導光板の端面に沿って移動しながら前記導光板の端面に向けて気体を吹き付ける気体供給手段と、
   前記導光板の端面近傍の空気を下方から吸引する吸引手段と、を備えている、
   ことを特徴とする端面切削装置。
2. 前記気体吹き出し口が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置に気体を吹き付けるように構成されている、
   請求項１に記載の端面切削装置。
3. 導光板の端面に沿って移動するバイトによって前記導光板の端面を切削する端面切削方法であって、
   固定手段によって前記導光板を切削装置の所定位置に固定する工程と、
   該固定手段によって固定された導光板の端面に向けて気体を吹き付けながら、該導光板の端面に沿って移動するバイトによって前記導光板の端面を切削する工程と、を備えている、
   ことを特徴とする端面切削方法。
4. 前記気体が、前記導光板の端面の上端およびその上方位置に吹き付けられる、
   請求項３に記載の端面切削方法。
5. 前記切削工程中に、前記導光板の端面近傍の空気が下方から吸引される、
   請求項３または４に記載の端面切削方法。

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