JP2018171674A - 切削加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚のフィルムを積み重ねた積層体の外周面を高精度で効率的に仕上げ加工する。【解決手段】ベッドに水平方向に移動自在のスライドベース１３には、下側治具３４を旋回する下側の旋回モータ２９と、メインコラム２１とが設けられ、メインコラム２１には、クランプヘッド２５が上下方向に移動自在に装着される。下側治具３４とにより積層体Ｓをクランプする上側治具３５は、上側の旋回モータ３３により下側治具３４と同期して旋回する。スライドベース１３に設けられたクランプコラム２２に装着された水平梁部材３６には、クランプヘッド２５を加圧してこれを介して積層体Ｓにクランプ力を加えるクランプシリンダ３７が設けられている。積層体の外周面は切削機構により切削される。【選択図】図６

Description

本発明は、樹脂等からなるフィルムが複数枚積み重ねられた積層体の外周面を切削する切削加工装置に関する。

例えば、液晶パネルに用いられる樹脂フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂からなる光学フィルムと、その表面に積層される保護フィルムとを有しており、保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースやアクリル系樹脂フィルムが使用される。このように複数枚の樹脂製のフィルムが積層された積層フィルムからなる光学フィルムは、液晶層等を有する液晶セルのサイズにほぼ対応した形状に裁断され、液晶セルに貼り付けられる。

裁断された光学フィルムの外周面は平滑となっていないので、液晶セルに貼り付ける前に、光学フィルムの外周面は平滑に仕上げ加工される。外周面の仕上げ加工を行うには、複数枚の光学フィルムを積み重ねてブロック状の積層体とし、その積層体の外周面を仕上げ加工することにより、複数枚の光学フィルムを一度の加工により効率的に仕上げ加工することができる。

光学フィルムを多数枚重ね合わせた積層体の端面を切削加工する切削加工装置が特許文献１に記載されている。この切削加工装置は、直線往復動する基台と、基台に設けられた回転式のテーブルと、テーブルを跨ぐように基台に設けられた門形のフレームとを有し、積層体はテーブルに設けられた下側の押さえ部材と、シリンダにより上下動自在にフレームに設けられた上側の押さえ部材との間でクランプされる。積層体の端面を切削するための２つの切削部材が基台の両側に配置されており、積層体の２つの端面を切削した後には、テーブルにより積層体が９０度回転駆動されて他の２つの端面が切削加工される。

光学フィルムを多数枚重ねた積層体をワークとしてその外周面を切削加工する切削加工機が特許文献２に記載されている。この切削加工機は、ベッドに往復動自在に設けられた旋回テーブルと、旋回テーブルの上に固定されるコ字状のクランプとを有し、ワークは、クランプの下片に固定された治具と、クランプの上片にシリンダにより上下動自在となった治具との間でクランプされる。ワークを切削仕上げするため２つの切削工具がクラウンに設けられており、クラウンは２つのコラムに取り付けられている。

特開２０１４−２１７９４１号公報 特開２００８−２６００７７号公報

特許文献１に記載されるように、積層体をテーブルにより回転するときには、積層体の下面に接触した下側の押さえ部材がテーブルにより回転駆動され、積層体の上面に接触した上側の押さえ部材は積層体を介して追従回転される。このように、積層体を介してテーブルの回転力を上側の押さえ部材の回転力に伝達すると、積層体を構成する光学部材である積層フィルムは、積み重ねられて接触した状態となっているので、積層フィルム同士が回転方向にずれるおそれがある。ずれが発生すると、高精度で積層体の端面を加工することができなくなる。ずれの発生を防止するには、積層体の加工面を変える際にテーブルをゆっくりと回転させなければならず、高速で回転することができないので、切削効率を向上することができないという問題点がある。

一方、特許文献２に記載されるように、それぞれ水平方向の下片と上片とこれらの間の垂直方向の中片とからなるコ字状のクランプを旋回テーブルにより旋回させるようにした切削加工機においては、シリンダによりワークに大きなクランプ力を加えると、下片と上片の先端部が広がる方向に弾性変形し、クランプ力によって積層フィルムがずれるおそれがあり、高精度でワークの外周面を加工することができなくなる。しかも、シリンダを含めたクランプが高重量になるとともに回転時の慣性力も大きくなり、ワークの加工面を変えるために旋回テーブルを高速で回転させることができず、切削効率を向上することができないという問題点がある。

本発明の目的は、複数枚のフィルムを積み重ねた積層体の外周面を高精度で効率的に仕上げ加工することにある。

本発明の切削加工装置は、複数枚のフィルムが積み重ねられた積層体の外周面を切削加工する切削加工装置であって、ベッドに水平方向に移動自在に配置されるスライドベースに設けられ、下側治具を旋回する下側の旋回モータと、前記スライドベースに設けられたメインコラムに上下方向に移動自在に装着されるクランプヘッドと、前記クランプヘッドに設けられ、前記下側治具とにより積層体をクランプする上側治具を前記下側の旋回モータと同期して旋回する上側の旋回モータと、前記スライドベースに設けられたクランプコラムに装着された水平梁部材に設けられ、前記クランプヘッドを加圧して前記クランプヘッドを介して積層体にクランプ力を加えるクランプシリンダと、前記ベッドに配置され、積層体の外周面を切削加工する切削機構と、を有する。

スライドベースにはメインコラムとクランプコラムとが取り付けられており、スライドベースには下側治具と下側治具を旋回する下側の旋回モータとが設けられる。メインコラムに上下方向に移動自在のクランプヘッドには、下側治具とにより積層体をクランプする上側治具と上側治具を旋回する上側の旋回モータとが設けられる。積層体は上側と下側の両方の旋回モータにより同期回転されるので、積層体を構成するフィルムが回転方向にずれることなく、積層体の外周面を切削機構により高精度に仕上げ加工することができる。積層体を同期回転させると、上側治具と下側治具とにより積層体を高速で回転することができ、積層体の切削効率を向上させることができる。

クランプヘッドに設けられた水平梁部材には、クランプヘッドを介して積層体にクランプ力を加えるクランプシリンダが設けられている。クランプシリンダにより積層体にクランプ力を加えても、メインコラムにはクランプ力が加わることがなく、クランプヘッドは水平方向にずれることがない。これにより、積層体の外周面を高精度に仕上げ加工することができる。

一実施の形態である切削加工装置の外観を示す斜視図である。 図１の平面図である。 図２の正面図である。 図３の右側面図である。 図１に示されたエンドミルが装着された垂直支持台と、垂直支持台に接近移動したコラムとを示す斜視図である。 コラムの一部切欠き拡大正面図である。 コラムとこれに上下動自在に装着されるクランプヘッドを示す平面図である。 クランプシリンダのピストンロッドとクランプヘッドとの間に設けられたフローティング継手を示す断面図である。 （Ａ）は複数枚のフィルムが積み重ねられて形成された積層体を示す斜視図であり、（Ｂ）は下側治具の上端部を示す斜視図であり、（Ｃ）は下側治具に装填された積層体を示す斜視図である。 下側治具と上側治具との間に挟み込まれた積層体を示す側面図である。 切削加工装置の制御部を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は下側治具に対する位置決め部材による位置決め工程を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、積層体の相互に平行な２つの平坦面を切削ディスクにより仕上げ加工する工程を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、積層体の相互に平行な他の２つの平坦面を切削ディスクにより仕上げ加工する工程を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、エンドミルにより積層体の外周面を切削加工したり、積層体の外周面のうち円弧面や腕曲面を切削加工したりする加工工程を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、四隅に円弧面が設けられ、一部に凹面が設けられた積層体の外周面をエンドミルにより切削加工する加工工程を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４に示されるように、切削加工装置１０は装置基部としてのベッド１１を有し、ベッド１１にはこれの長手方向つまり縦方向に水平に延びた２本のガイドレール１２が設けられている。ガイドレール１２にはスライドベース１３が装着され、スライドベース１３は、図２に矢印Ａで示されるように、ガイドレール１２に案内されて水平方向に往復移動自在である。

スライドベース１３を駆動するために、２本のガイドレール１２の間に位置させて送りねじ軸１４が配置され、送りねじ軸１４の先端部はベッド１１に取り付けられた軸受１５により回転自在に支持され、基端部はベッド１１に取り付けられた軸受１６により回転自在に支持される。軸受１６にはコラム送りモータ１７が連結され、このモータ１７により送りねじ軸１４は回転駆動される。送りねじ軸１４は、スライドベース１３に組み込まれた図示しないナットにねじ結合され、送りねじ軸１４の回転によりスライドベース１３は、矢印Ａで示されるように、直線往復動される。

明細書においては、ベッド１１のうち、コラム送りモータ１７が設けられた部分を基端部とし、反対側を先端部とする。スライドベース１３の基端部側にはコラム２０が取り付けられている。コラム２０は、図１および図６に示されるように、メインコラム２１とクランプコラム２２とにより構成される。メインコラム２１は内部が中空であり、全体的に直方体形状となっており、ボルトによりスライドベース１３に固定される。クランプコラム２２は全体的に直方体形状であり、メインコラム２１の内部に配置されてボルトによりスライドベース１３に固定される。クランプコラム２２の上端部はメインコラム２１の上面よりも上方に突出している。メインコラム２１とクランプコラム２２は、相互に分離されてスライドベース１３に固定され、メインコラム２１の内面とクランプコラム２２の外面との間には隙間が設けられている。

メインコラム２１の前面の上部側には、図５〜図７に示されるように、上下方向に延びて２本のガイドレール２３が取り付けられている。ガイドレール２３に上下方向に摺動自在に設けられたスライドプレート２４にはクランプヘッド２５が取り付けられ、クランプヘッド２５は、図３において矢印Ｂで示されるように、ガイドレール２３に案内されて上下方向に移動自在である。メインコラム２１の前面の下部側には、空気圧シリンダ等の流体圧シリンダからなるバランスシリンダ２６が取り付けられ、バランスシリンダ２６のピストンロッド２６ａはスライドプレート２４に接触している。バランスシリンダ２６は、クランプヘッド２５をフローティング状態に支持する。バランスシリンダ２６には、電気信号を圧力に変換する図示しない電空レギュレータを介して流体圧供給源に接続されており、バランスシリンダ２６に供給される流体の圧力は、電空レギュレータにより調整される。

図６に示されるように、スライドベース１３の先端部にはホルダ２７が取り付けられ、ホルダ２７の上側にはインデックステーブルつまり旋回テーブル２８が回転自在に装着される。旋回テーブル２８を回転駆動するために、下側の旋回モータ２９がホルダ２７に取り付けられ、旋回モータ２９はスライドベース１３に設けられたスペース内に配置されている。一方、クランプヘッド２５にはホルダ３１がホルダ２７に対向して取り付けられ、ホルダ３１の下側には旋回テーブル３２が回転自在に装着される。旋回テーブル３２を回転駆動するために、上側の旋回モータ３３がホルダ３１に取り付けられる。両方の旋回テーブル２８、３２は、それぞれ回転中心軸が同軸であり、図３において矢印Ｃで示されるように、同一方向に同期して回転駆動される。

それぞれのホルダ２７，３１には、図示しないボールベアリングが組み込まれており、旋回テーブル２８、３２のスラスト方向とラジアル方向の荷重は、ボールベアリングを介してホルダ２７、３１により支持される。

下側の旋回テーブル２８には下側治具３４が装着され、下側治具３４は下側の旋回モータ２９により割り出し回転駆動される。下側治具３４は、上下方向の軸部３４ａとこの軸部３４ａの先端に設けられたほぼ四辺形のクランプ部３４ｂとを備えている。クランプ部３４ｂは軸部３４ａに対して直角方向つまり水平方向を向いている。上側の旋回テーブル３２には、下側治具３４に対向して上側治具３５が取り付けられ、上側治具３５は上側の旋回モータ３３により割り出し回転駆動される。上側治具３５は、上下方向の軸部３５ａとこの軸部３５ａの先端に設けられたほぼ四辺形のクランプ部３５ｂとを備えている。クランプ部３５ｂはクランプ部３４ｂに対向している。

図９（Ａ）は、複数枚のフィルムつまり光学フィルムＫが積み重ねられて形成された積層体Ｓを示す。それぞれの光学フィルムＫは、ポリビニルアルコール系樹脂からなる樹脂フィルムと、その表面に積層される保護フィルムとを有し、複数枚の樹脂製のフィルムを積層することにより形成される。光学フィルムＫは液晶層等を有する液晶セルに貼り付けられ、光学フィルムＫと液晶セルとを備えた液晶パネルが製造される。光学フィルムＫは、予め液晶パネルの形状にほぼ対応した形状に裁断されており、１ｍｍ以下の厚みであり、図９においては厚みが誇張して示されている。

図示する光学フィルムＫは、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯用端末機器やパーソナルコンピュータのディスプレイとして使用される偏光フィルムであり、全体的に長方形である。光学フィルムＫの四隅には湾曲面が形成されており、湾曲面は円弧面形状となっており、Ｒ部とも言われる。積層体Ｓの下面と上面とには、光学フィルムＫと同一のサイズの当て板Ｊが配置される。当て板Ｊは、積層体Ｓの上下端の光学フィルムＫの変形を防止するためであり、光学フィルムＫよりも硬度が高い樹脂により形成したり、光学フィルムＫと同種の樹脂を使用する場合には、厚みを厚くしたり、複数枚のフィルムを積層したりして形成される。

図９（Ｂ）は下側治具３４のクランプ部３４ｂを示し、図９（Ｃ）は下側治具３４に装填された積層体Ｓを示す。下側治具３４の上に積層体Ｓが装填された状態のもとで、クランプシリンダ３７によりクランプヘッド２５を下降駆動すると、上側治具３５が積層体Ｓに接触する。これにより、積層体Ｓは、下側治具３４のクランプ部３４ｂと上側治具３５のクランプ部３５ｂとの間で挟み込まれる。上側治具３５が積層体Ｓに接触するときには、クランプヘッド２５を支持するバランスシリンダ２６により、クランプヘッド２５の荷重は上側治具３５には加わらない。

図１０は下側治具３４と上側治具３５との間に挟み込まれた積層体Ｓを示す側面図である。両方のクランプ部３４ｂ、３５ｂの大きさは、裁断された光学フィルムＫよりも小さい。したがって、図１０に示されるように、積層体Ｓの外周部はクランプ部３４ｂ、３５ｂの外周面よりも外方に突出している。外周部の突出量をＴとすると、切削加工により切除される取り代つまり仕上げ代Ｖは、突出量Ｔ以下（Ｖ≦Ｔ）に設定される。下側治具３４と上側治具３５は、光学フィルムＫのサイズに応じて交換自在であり、下側治具３４は旋回テーブル２８に取り外し自在に装着され、上側治具３５は旋回テーブル３２に取り外し自在に装着される。

図１〜図６に示されるように、水平梁部材３６がクランプコラム２２の上面に取り付けられ、水平梁部材３６はクランプヘッド２５の上方に迫り出している。水平梁部材３６には、空気圧シリンダからなるクランプシリンダ３７が装着される。クランプシリンダ３７のピストンロッド３７ａは、旋回テーブル３２の回転中心軸とほぼ同軸であり、クランプヘッド２５に向けて突出して上下方向に駆動される。クランプヘッド２５と水平梁部材３６との間の距離を検出するために、リニアエンコーダ３８が水平梁部材３６に設けられている。なお、図７においては、水平梁部材３６が取り除かれて、コラム２０とクランプヘッド２５の上面が示されている。

クランプシリンダ３７には、図示しない流体圧供給源からの流体が流路切換弁を介して供給され、流路切換弁によりクランプシリンダ３７はピストンロッド３７ａを上昇移動させる状態と下降移動させる状態とに切り換えられ、クランプシリンダ３７に供給される流体の圧力は、電気信号を圧力に変換する図示しない電空レギュレータにより調整される。調整された圧力により、下側治具３４と上側治具３５とによる積層体Ｓに対するクランプ力が設定される。

図６に示されるように、支持板４１がクランプヘッド２５に設けられ、支持板４１には圧力センサ４２が取り付けられている。圧力センサ４２はピストンロッド３７ａの下方に位置しており、クランプシリンダ３７によりクランプヘッド２５を介して積層体Ｓに加えられるクランプ力が圧力センサ４２により検出される。圧力センサ４２としては、例えば、ストレインゲージ式の荷重変換器つまりロードセルが使用される。

圧力センサ４２とピストンロッド３７ａとの間には、フローティング継手４３が装着される。フローティング継手４３は、図８に示されるように、ピストンロッド３７ａの先端部に取り付けられるケース４４を有している。ケース４４内には、それぞれ径方向に移動自在の２つのリング４５が隙間を介して装着され、両方のリング４５の間にはボール４６が組み込まれている。ボール４６はスタッド４７に設けられ、スタッド４７は圧力センサ４２に取り付けられている。

上側治具３５が積層体Ｓに接触した状態のもとで、クランプシリンダ３７によりクランプヘッド２５を下降移動させると、クランプヘッド２５を介して上側治具３５にはクランプ力が加えられる。これにより、積層体Ｓは下側治具３４と上側治具３５との間で締め付け力が加えられてクランプされる。クランプ力の反力がピストンロッド３７ａに加わると、水平梁部材３６にはその先端部が上方に向かう方向の外力が加えられ、クランプコラム２２にはこれを傾斜させる方向の外力が加えられる。クランプ力によりクランプコラム２２が傾斜する方向に弾性変形したとしても、メインコラム２１はクランプコラム２２に対して分離されているので、メインコラム２１にはクランプ力が加わることがなく、クランプヘッド２５が水平方向にずれることがない。

しかも、クランプ力の反力によりピストンロッド３７ａが傾斜しても、フローティング継手４３のボール４６に沿ってリング４５は滑りながら径方向に移動するので、クランプヘッド２５が傾斜することがない。これにより、大きなクランプ力を積層体Ｓに加えても、下側治具３４と上側治具３５の回転中心軸の同軸度が高い精度に維持される。

比較的サイズが小さい光学フィルムＫからなる積層体Ｓにおいては、クランプ力を高める必要がないので、コラム２０をメインコラム２１とクランプコラム２２とにより形成することなく、所定の同軸度を維持することが可能である。これに対し、クランプ力を高める必要がある積層体Ｓをクランプする場合には、コラム２０を、メインコラム２１とクランプコラム２２とにより形成すると、下側治具３４と上側治具３５の同軸度を維持することができ、加工精度を高めることができる。

積層体Ｓを割り出し回転させるときには、下側治具３４と上側治具３５との間で積層体Ｓを締め付けた状態のもとで、両方の旋回モータ２９、３３を同期させて下側治具３４と上側治具３５の両方を回転させる。このように、上下両方の治具を回転駆動すると、積層体Ｓを構成する光学フィルムＫが回転方向にずれることがなくなり、両方の治具を高速回転させることができるとともに、割り出し回転精度を高めることができる。しかも、積層体Ｓを回転するときには、上下の旋回テーブル２８、３２、下側治具３４および上側治具３５のみが回転駆動されるので、これらの回転時の慣性力は大きくならない。

図１〜図４に示されるように、第１の水平支持台５１ａと第２の水平支持台５１ｂとがガイドレール１２に対して直角方向を向いてベッド１１に配置され、両方の水平支持台５１ａ、５１ｂは、スライドベース１３およびコラム２０の移動スペースを隔てて対向する。水平支持台５１ａに設けられたガイドレール５２ａに移動自在に主軸台５３ａが装着され、主軸台５３ａを、図２において矢印Ｄで示されるように、水平駆動するために、工具送りモータ５４ａが水平支持台５１ａに取り付けられている。工具送りモータ５４ａは、主軸台５３ａに取り付けられた図示しないナットにねじ結合される送りねじ軸を回転駆動し、工具送りモータ５４ａにより主軸台５３ａはガイドレール５２ａに案内されて移動される。主軸台５３ａには第１の主軸５５ａが回転自在に設けられ、主軸５５ａは主軸台５３ａに設けられた工具回転モータ５６ａにより回転駆動される。主軸５５ａの先端には第１の切削ディスク５７ａが装着され、切削ディスク５７ａは、図３において矢印Ｅで示されるように回転駆動される。回転方向は逆方向でも良い。切削ディスク５７ａの前面には複数の切刃チップ５８ａが設けられている。このように、水平支持台５１ａに設けられた上述した部材により、積層体Ｓの１つの平坦面を切削加工する第１の切削機構が構成される。

水平支持台５１ｂには、積層体Ｓの前記１つの平坦面に平行となった他の平坦面を切削加工する第２の切削機構が設けられている。第２の切削機構を構成する部材であって上記部材と共通する機能を有する部材には、上述した符号ａに代えて符号ｂが同一番号に付されており、繰り返した説明を省略する。第２の切削機構を構成する切削ディスク５７ｂは第２の切削ディスクである。

積層体Ｓは、図９に示されるように、平面から見ると、長辺と短辺とを有する四辺形であり、四隅には符号Ｒで示される円弧面が設けられている。したがって、積層体Ｓは２つの長辺に対応して相互に平行な平坦面と、２つの短辺に対応して相互に平行な平坦面との合計４つの平坦面を有している。これらの４つの平坦面は、第１の切削機構の切削ディスク５７ａと、第２の切削機構の切削ディスク５７ｂとにより仕上げ加工される。

相互に平行となった平坦面を仕上げ加工するときには、工具送りモータ５４ａ、５４ｂにより主軸台５３ａ、５３ｂが所定の位置に位置決めされ、切刃チップ５８ａ、５８ｂの先端が積層体Ｓの外周面に当てられる。切刃チップ５８ａ、５８ｂの位置を検出するために、メインコラム２１には、図４に示されるように、タッチスイッチつまり刃先センサ５９ａ、５９ｂがメインコラム２１の正面から突出して設けられている。刃先センサ５９ａ、５９ｂは、コラム２０を移動させることにより、切削ディスク５７ａ、５７ｂの前面に位置される。さらに、切削ディスク５７ａ、５７ｂを主軸台５３ａ、５３ｂにより刃先センサ５９ａ、５９ｂに向けて移動させるとともに、切削ディスク５７ａ、５７ｂを割り出し回転させることにより、予め、切刃チップ５８ａ、５８ｂの刃先位置の調整を行うことができる。

図１および図３に示されるように、コラム２０に対向して垂直支持台６１がベッド１１の先端側に取り付けられ、垂直支持台６１に上下方向に設けられたガイド部材６２には加工ヘッド６３が設けられている。加工ヘッド６３にはスピンドル６５が設けられ、スピンドル６５は工具回転モータ６４により回転駆動される。このスピンドル６５にはエンドミル６６が取り外し自在に装着される。エンドミル６６は、棒状の部材からなり、その外周面にそれぞれ軸方向に延びる複数の切刃が形成されており、回転中心軸は上下方向を向いている。加工ヘッド６３の上下方向の位置を調整するために、ガイド部材６２には上下調整ねじ軸６７が設けられ、加工ヘッド６３は、図３において矢印Ｆで示されるように、上下調整ねじ軸６７により移動される。上下調整ねじ軸６７に連結された送りねじは、加工ヘッド６３に設けられたナットにねじ結合されている。

エンドミル６６はその基端部がスピンドル６５に取り付けられており、片持ち型であるが、エンドミル６６の先端部を支持部材により支持するようにすると、エンドミル６６は両持ち型となり、そのような両持ち型のエンドミルを用いても良い。

積層体Ｓの外周面を仕上げ加工するときには、上側治具３５が下側治具３４から離された状態のもとで、下側治具３４の上に積層体Ｓが装填される。装填された積層体Ｓを下側治具３４の所定の位置に位置決めするために、図１〜図４に示されるように、位置決め機構７１が水平支持台５１ｂに設けられている。位置決め機構７１は、水平支持台５１ｂに取り付けられる台座７２と、台座７２に取り付けられるホルダ７３とを有し、ホルダ７３には摺動ブロック７４が、図２において矢印Ｇで示されるように、水平方向に移動自在に装着されている。摺動ブロック７４に取り付けられた支持ロッド７５の先端には位置決め部材７６が取り付けられている。位置決め部材７６は、図１に示されるように、移動方向に直角方向の位置決め面が設けられた位置決め部７６ａと、これに対して直角方向に位置決め面が設けられた位置決め部７６ｂとを備えている。位置決め部材７６を駆動するために、ホルダ７３には位置決めモータ７７が設けられている。位置決めモータ７７は、摺動ブロックに設けられた雌ねじにねじ結合する図示しない送りねじを駆動する。

図１１は、切削加工装置１０の制御部を示すブロック図であり、マイクロコントローラ８０には、装置起動スイッチ等が設けられた操作盤８１からの信号が送られる。リニアエンコーダ３８と、圧力センサ４２の検出信号がマイクロコントローラ８０に送られる。マイクロコントローラ８０は、バランスシリンダ２６に供給される流体の圧力を調整する電空レギュレータ８２に制御信号を出力し、クランプシリンダ３７と流体圧供給源との間に設けられた流路切換弁８３と、クランプシリンダ３７に供給される流体の圧力を調整する電空レギュレータ８４とに制御信号を出力する。さらに、上述したコラム送りモータ１７等のそれぞれのモータは、マイクロコントローラ８０により制御される。マイクロコントローラ８０は、積層体Ｓの外周面を仕上げ加工するための制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびマップデータ等が格納されるメモリとを有している。

それぞれのモータや流量切換弁等の作動は、マイクロプロセッサに格納されたプログラムに基づいて制御され、積層体Ｓの外周面の仕上げ加工が行われる。

次に、切削加工装置１０により積層体Ｓの外周面を仕上げ加工するための加工方法の一例について、図１２〜図１６を参照して説明する。

積層体Ｓは下側治具３４の上に装填される。積層体Ｓを装填する際には、予め、クランプヘッド２５はバランスシリンダ２６により上昇駆動されている。このときには、クランプシリンダ３７のピストンロッド３７ａはクランプヘッド２５の移動に追従する。さらに、コラム２０は、コラム送りモータ１７により図１に示される待機位置からこの前方の装填位置に向けて移動される。図１２（Ａ）は、コラム２０の移動により、下側治具３４のクランプ部３４ｂが装填位置に移動した状態を示す。

この状態のもとで、位置決めモータ７７が駆動されて位置決め部材７６が下側治具３４に向けて前進する。図１２（Ｂ）は、位置決め部材７６が前進限位置まで移動された状態を示す。この状態のもとでは、位置決め部材７６と下側治具３４のクランプ部３４ｂの外周面との間には、図１０に示した突出量Ｔに対応した隙間Ｐが設けられる。図１２（Ｃ）は、積層体Ｓが下側治具３４の上に装填された状態を示す。このときには、積層体Ｓの外周面は突出量Ｔだけクランプ部３４ｂの外周面よりも突出している。

図１２（Ｃ）に示されるように、積層体Ｓを構成する光学フィルムＫは、図９および図１０に示されたものと同様に、全体的に四辺形であり、２つの長辺Ｌ１、Ｌ２と２つの短辺Ｍ１、Ｍ２とを有し、四隅には円弧面Ｒが設けられている。

このようにして積層体Ｓが下側治具３４の上に位置決めされた状態のもとで、クランプシリンダ３７が駆動されクランプヘッド２５の下降移動により上側治具３５が積層体Ｓに接触する。上側治具３５が積層体Ｓに接触したことは、リニアエンコーダ３８からのパルス信号が停止することにより検出される。クランプシリンダ３７により所定のクランプ力が積層体Ｓに加えられたことは、圧力センサ４２からの検出信号により判定される。

クランプ力は、積層体Ｓの種類によって相違しており、加工される積層体の種類に応じてクランプ力のデータがマイクロコントローラ８０のメモリに入力されている。上側治具３５を含めたクランプヘッド２５の重量も、積層体に対応させた上側治具３５の種類により相違しており、バランスシリンダ２６に加えられる空気圧によりクランプヘッド２５の重量が積層体Ｓに直接加わらないようにゼロバランスが保たれている。積層体Ｓの種類に応じた所定のクランプ力は、電空レギュレータ８４により設定される。

積層体Ｓに大きなクランプ力が加えられると、水平梁部材３６はその先端部が持ち上げられる方向に荷重が加えられ、図８に示されるように、クランプシリンダ３７の中心軸Ｏが上側治具３５と下側治具３４の回転中心軸Ｏ１に対して傾斜するが、ピストンロッド３７ａとクランプヘッド２５の間には、フローティング継手４３が設けられているので、上側治具３５の回転中心軸Ｏ１が傾くことがない。これにより、大きなクランプ力を積層体Ｓに加えても、光学フィルムＫをずらす方向には外力が加わらない。しかも、図示するコラム２０は、クランプヘッド２５を支持するメインコラム２１と、クランプシリンダ３７を支持するクランプコラム２２とを備えており、これらは分離されているので、クランプ力により水平梁部材３６とクランプコラム２２が弾性変形しても、これらの弾性変形はメインコラム２１とクランプヘッド２５に伝達されない。これにより、大きなサイズの積層体Ｓに大きなクランプ力を加えても、メインコラム２１は弾性変形することがない。

次いで、両方の切削ディスク５７ａ、５７ｂは、図２に示されるように、離れた位置から相互に接近するように、それぞれの工具送りモータ５４ａ、５４ｂにより前進移動される。図１３（Ａ）は、このように、積層体Ｓがクランプされるとともに、両方の切削ディスク５７ａ、５７ｂが所定の間隔となった状態を示す。この状態のもとで、図１３（Ｂ）に示されるように、それぞれの切削ディスク５７ａ、５７ｂが工具回転モータ５６ａ、５６ｂにより回転駆動されるとともに、コラム送りモータ１７により積層体Ｓは切削送りされる。切削送りされると、切削ディスク５７ａ、５７ｂにより、２つの長辺Ｌ１、Ｌ２が同時に仕上げ加工される。このように、切削ディスク５７ａ、５７ｂを切削送りすることなく、積層体Ｓを移動させることにより、平坦面の仕上げ加工を行うことができる。

なお、図１３においては、下側治具３４に支持された積層体Ｓを示し、上側治具３５は図示省略されている。このことは、図１４〜図１６においても同様である。

長辺Ｌ１、Ｌ２の仕上げ加工が終了すると、図１４（Ａ）に示されるように、積層体Ｓの短辺Ｍ１、Ｍ２を仕上げ加工するために、両方の切削ディスク５７ａ、５７ｂは後退移動されるとともに、積層体Ｓは９０度割り出し回転される。このように、積層体Ｓの平坦面となっている長辺Ｌ１、Ｌ２と短辺Ｍ１、Ｍ２の仕上げ加工は、スライドベース１３の直線運動により行われる。このときには、旋回モータ２９により下側治具３４が回転駆動され、旋回モータ３３により上側治具３５が下側治具３４に同期して回転駆動されるので、高速でそれぞれの治具を割り出し回転させても、光学フィルムＫが回転方向にずれることがなく、切削精度を高めつつ、切削加工効率を向上させることができる。

割り出し回転された積層体Ｓは、図１４（Ｂ）に示されるように、それぞれの切削ディスク５７ａ、５７ｂが回転駆動されるとともに、コラム送りモータ１７により積層体Ｓは切削送りされる。切削送りされると、切削ディスク５７ａ、５７ｂにより、２つの短辺Ｍ１、Ｍ２が同時に仕上げ加工される。このようにして、円弧面Ｒを除いて、積層体Ｓの平坦な４つの面が、それぞれ図１０に示された仕上げ代Ｖだけ仕上げ加工される。

次いで、コラム２０は、コラム送りモータ１７により前進駆動され、図５に示されるように、積層体Ｓはエンドミル６６に近付けられる。図１５（Ａ）に示されるように、エンドミル６６の回転中心軸Ｏ２の径方向中心線と上下の治具の回転中心軸Ｏ１の径方向中心線とが同一線Ｎの位置となるように、エンドミル６６は配置されている。図５および図１５（Ａ）は、短辺Ｍ１がエンドミル６６に接触した状態を示し、短辺Ｍ１の中心にエンドミル６６は接触する。なお、図１４（Ｂ）に示されるように、短辺Ｍ１、Ｍ２の仕上げ加工が終了した後に、そのままでコラム２０を前進移動させると、長辺の中心にエンドミル６６が接触することになり、エンドミル６６を短辺と長辺のいずれに接触させるようにしても良い。

図１５（Ａ）に示されるように、短辺Ｍ１がエンドミル６６に接近し、矢印Ａで示されるようにコラム２０により積層体Ｓを直線移動させるとともに、矢印Ｃで示されるように割り出し回転させる。これにより、積層体Ｓの円弧面Ｒがエンドミル６６の位置に移動される。円弧面Ｒがエンドミル６６の位置となったら、積層体Ｓを直線移動させるとともに割り出し回転させて切削送りする。これにより、円弧面Ｒの仕上げ代Ｖがエンドミル６６により仕上げ加工される。この仕上げ加工が終了したら、エンドミル６６の回転を停止させた状態のもとで、積層体Ｓを直線移動させるとともに割り出し回転させる。

図１５（Ｃ）は、長辺Ｌ２にエンドミル６６が接触している状態を示し、図１５（Ｄ）は長辺Ｌ２の中心にエンドミル６６が接触している状態を示す。上述のように、既に仕上げ加工が終了した長辺と短辺以外の４つの円弧面Ｒは、積層体Ｓを直線移動させるとともに割り出し回転させながら、エンドミル６６により仕上げ加工される。このように、エンドミル６６による円弧面Ｒの加工は、スライドベース１３の直線運動と、上側と下側の旋回モータ２９、３３による積層体Ｓの旋回運動とにより行われる。

上述した切削加工装置１０は、積層体Ｓの平坦面を仕上げ加工する２つの切削ディスク５７ａ、５７ｂと、円弧面Ｒを仕上げ加工するエンドミル６６を備えているので、円弧面Ｒが設けられておらず、仕上げ加工する面が全て平坦となっている積層体と、円弧面Ｒを有する積層体Ｓのいずれをも同一の切削加工装置１０により仕上げ加工することができるつまり、切削加工装置１０は、平坦面切削用の切削ディスク５７ａ、５７ｂと、円弧面切削用のエンドミル６６とを備えたハイブリッド型つまり汎用型である。特に、平坦面を切削ディスク５７ａ、５７ｂにより仕上げ加工することにより、外周面を効率的に加工することができる。

一方、切削ディスク５７ａ、５７ｂを備え、エンドミル６６を備えていない形態の切削加工装置は、四隅に円弧面Ｒが設けられていない光学フィルムＫが積層された積層体の平坦面を仕上げ加工する専用型となる。

さらに、切削ディスク５７ａ、５７ｂを備えておらず、エンドミル６６のみを備え、エンドミル６６で積層体Ｓの平坦面と円弧面Ｒを含めて外周面全体を仕上げ加工することもできる。そのような専用型の切削加工装置においては、図１５に示されるように、積層体Ｓの外周面にエンドミル６６を接触させるとともに回転駆動させた状態のもとで、積層体Ｓを直線移動させるとともに割り出し回転させることにより、全周を切削加工することができる。

図１６は、円弧面Ｒに加えて、１つの短辺Ｍ１に凹面Ｈが設けられた光学フィルムＫからなる積層体Ｓを示す。このように、凹面Ｈが設けられた積層体Ｓは、エンドミル６６により凹面Ｈを仕上げ加工することができる。このような積層体Ｓの外周面を仕上げ加工する場合には、上述のように、エンドミル６６のみを備えた切削加工装置により外周面全体をエンドミル６６により加工するようにしても良く、図示する汎用型の切削加工装置１０により、平坦面を切削ディスク５７ａ、５７ｂにより仕上げ、円弧面Ｒと凹面Ｈとをエンドミル６６により仕上げるようにしても良い。

いずれの形態の切削加工装置においても、下側治具３４と上側治具３５とを同期させて２つの旋回モータにより回転駆動するので、積層体Ｓを構成する光学フィルムＫが回転方向にずれることなく、複数枚の光学フィルムＫの外周面を高精度で仕上げ加工することができる。しかも、積層体Ｓを高速で割り出し回転することができるので、仕上げ加工効率を向上させることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、仕上げ加工することができるフィルムの形状としては、外周面に凸面が設けられたフィルムでも良く、外周面が全体的に湾曲した形状のフィルムでも良い。さらに、外周面を仕上げ加工するフィルムとしては、光学フィルム以外に種々のものを仕上げ加工することができる。

１１ ベッド
１２ ガイドレール
１３ スライドベース
１７ コラム送りモータ
２０ コラム
２１ メインコラム
２２ クランプコラム
２５ クランプヘッド
２６ バランスシリンダ
２７ ホルダ
２８ 旋回テーブル
２９ 旋回モータ
３１ ホルダ
３２ 旋回テーブル
３３ 旋回モータ
３４ 下側治具
３５ 上側治具
３６ 水平梁部材
３７ クランプシリンダ
４２ 圧力センサ
４３ フローティング継手
５１ａ 第１の水平支持台
５１ｂ 第２の水平支持台
５３ａ、５３ｂ 主軸台
５４ａ、５４ｂ 工具送りモータ
５５ａ 第１の主軸
５５ｂ 第２の主軸
５６ａ、５６ｂ 工具回転モータ
５７ａ、５７ｂ 切削ディスク
６１ 垂直支持台
６３ 加工ヘッド
６４ 工具回転モータ
６５ スピンドル
６６ エンドミル
６７ 上下調整ねじ軸
７１ 位置決め機構
７６ 位置決め部材

Claims (4)

1. 複数枚のフィルムが積み重ねられた積層体の外周面を切削加工する切削加工装置であって、
   ベッドに水平方向に移動自在に配置されるスライドベースに取り付けられ、下側治具を旋回する下側の旋回モータと、
   前記スライドベースに設けられたメインコラムに上下方向に移動自在に装着されるクランプヘッドと、
   前記クランプヘッドに設けられ、前記下側治具とにより積層体をクランプする上側治具を前記下側の旋回モータと同期して旋回する上側の旋回モータと、
   前記スライドベースに取り付けられたクランプコラムに装着された水平梁部材に設けられ、前記クランプヘッドを加圧して前記クランプヘッドを介して積層体にクランプ力を加えるクランプシリンダと、
   前記ベッドに配置され、積層体の外周面を切削加工する切削機構と、
   を有する切削加工装置。
2. 請求項１記載の切削加工装置において、前記クランプシリンダのピストンロッドと、前記クランプシリンダとの間に、ボールを備えたフローティング継手を装着した、切削加工装置。
3. 請求項１または２記載の切削加工装置において、前記クランプヘッドを上下方向に駆動するバランスシリンダを前記メインコラムに設け、前記バランスシリンダにより前記上側治具の積層体に対する接触力を設定し、前記クランプシリンダによりクランプ力を設定する、切削加工装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削加工装置において、前記クランプシリンダのピストンロッドと前記クランプヘッドとの間に圧力センサを設け、前記圧力センサにより前記クランプ力を検出する、切削加工装置。

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