JP2005014116A

JP2005014116A - 導光板金型の溝切削装置用複数バイトセットホルダ−

Info

Publication number: JP2005014116A
Application number: JP2003178891A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Kurata; 俊哉倉田; Tomio Kubo; 富美夫久保
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】４０インチ、６０インチの大型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（ワ−ク）に溝切削加工する際の切削工具であるバイトの交換時期を出きる限り遅くする。
【解決手段】複数のバイト１０が互いに平行な状態で等間隔に配置される基台１２ｅ、および、前記複数バイトの刃先高さ位置を加工されるワ−クの溝の深さに対し前記複数のバイトが決められた深さだけ溝を加工できる高さにそれぞれ調節するバイト高さ調節機構を備える複数バイトセットホルダ−９であって、前記複数のバイトは、ワ−クに加工される溝方向に対し、直角方向に刃先の高さを漸次低くして配置されている。一本の溝を加工するのに複数のバイトで切削加工するので、ワ−クの溝切り加工が終了するまでのバイト交換回数が減る。
【選択図】図２

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導光板金型（ワ−ク）へ複数のバイトを用いて複数の溝を加工する切削装置のバイトセットホルダ−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５に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（Ｈ）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。
【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、ダイヤモンドバイトを備えた切削装置を用いてワ−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−クの溝切方法は行われている（特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−４８１１２号公報（第３−５頁および図１参照）
【特許文献２】
特開２００３−３９２２９号公報（第３−５頁および図１、図３参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１および特許文献２に記載の導光板金型加工機は、バイト１本でワ−クに溝を加工するので、ワ−ク寸法が１インチ、５インチ、６インチ、１２インチと小さいものであるときはよいが、ワ−ク寸法が３０インチ、４０インチ、６０インチと大きくなると磨耗したダイヤモンドバイトをワ−クの溝加工中に何回も交換する必要があり、バイトの交換のたびにワ−クとバイト刃先の相対位置調整を行うので面倒である。本発明は、１本の溝を複数のバイトにより加工することにより１枚の導光板金型を完成するまでのバイト交換回数を少なくすることができる複数バイトセットホルダ−を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、導光板金型に溝を複数のバイトを用いて切削加工する溝切削装置用複数バイトセットホルダ−であって、該複数バイトセットホルダ−は、
ｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態で等間隔に配置される基台、および、
前記複数バイトの刃先高さ位置を、加工されるワ−クの溝の深さＨに対し前記複数のバイトが決められた深さｈ_ｉだけ溝を加工できる高さにそれぞれ調節するバイト高さ調節機構、
を備える複数バイト保持具であって、前記複数のバイトは、ワ−クに加工される溝方向に対し、直角方向に刃先の高さを漸次低くして配置されていることを特徴とする複数バイトセットホルダ−を提供するものである。
（但し、ｎは２〜１０の整数、ｉはワ−クと接するバイトの順番を示す１からｎの整数、およびｎ本のバイトにより加工されたワ−クの溝の深さｈ_ｉの合計はＨである。）。
【００１０】
複数のバイトを用いて溝を加工するので、溝１本の当りのバイト刃先磨耗量は小さくなるのでバイトの交換時期を遅くすることができ、１枚の導光板金型を完成するまでのバイト交換回数を少なくすることができる。また、ｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態で等間隔に配置されるので、ワ−クである導光板金型の等間隔に設けられる溝のピッチ幅に合わせて複数バイト保持具を前後方向にスキップして加工していくことにより複数（ｍ本）の溝を導光板金型に加工できる。
【００１１】
請求項２の発明は、導光板金型に溝を複数のバイトを用いて切削加工する溝切削装置用複数バイトセットホルダ−であって、該複数バイトセットホルダ−は、
ｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態に配置される基台、および、
前記複数バイトの刃先高さ位置を、加工されるワ−クの溝の深さＨに対し前記複数のバイトが決められた深さｈ_ｉだけ溝を加工できる高さにそれぞれ調節するバイト高さ調節機構、
を備える複数バイトセットホルダ−であって、前記複数のバイトは、ワ−クに加工される溝方向に対して同一方向に刃先の高さを漸次低くして配置されていることを特徴とする複数バイトセットホルダ−を提供するものである。
（但し、ｎは２〜１０の整数、ｉはワ−クと接するバイトの順番を示す１からｎの整数、およびｎ本のバイトにより加工されたワ−クの溝の深さｈ_ｉの合計はＨである。）。
【００１２】
バイトがワ−クに加工される溝方向に対し、同一方向に刃先の高さを漸次低くして配置されているので、ワ−クの隣り合う溝のピッチ幅が同一であっても、異なっていても溝加工が可能である。
【００１３】
請求項３の発明は、前記複数バイトセットホルダ−において、バイトの高さ調節機構は、圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加することにより圧電素子が上下に伸縮することによりバイト刃先の高さ位置が調節されるものであることを特徴とする。
【００１４】
圧電素子の長さと印加する電圧の程度によりバイト刃先を上下０．１〜２０μｍの幅に亘って微調節できる。
【００１５】
【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は切削装置の斜視図、図２は複数バイトセットホルダ−の正面図、図３は複数バイトセットホルダ−の断面図、および、図４は別の態様を示す複数バイトセットホルダ−の側面図である。
【００１６】
図１に示すの導光板金型用溝切削装置において、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はシャンク、９は複数バイトセットホルダ−、１０はダイヤモンドバイト、１１はバイト取り付け用基台、１２はバイト高さ調節機構、１３は流体吹き付けノズル、１４は複数バイトセットホルダ−９を上下方向に移動させる昇降機構、１５は操作盤、１６はピエゾドライブコントロ−ラ、１７はタンク、１８はフィルタ、Ｐはポンプである。
【００１７】
昇降機構１４は、複数バイトセットホルダ−９をワ−クの加工開始点位置に下降、または複数バイトセットホルダ−９を上昇させて加工開始点位置より遠ざける操作をなすもので、ボ−ルネジ１４ａ、ガイドレ−ル１４ｂ、スライダ−（螺合体）１４ｃ、サ−ボモ−タ１４ｄおよび昇降機構取付部材１４ｅよりなる。複数バイトセットホルダ−９は、前記昇降機構１４のスライダ−１４ｃ前面に逆Ｌ字型バイト取付基台１２ｅを介して設置される。
【００１８】
サ−ボモ−タ１４ｄの回転駆動をボ−ルネジ１４ａが受けて複数バイトセットホルダ−９が前面に備え付けられたスライダ−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、複数バイトセットホルダ−９に備えられたダイヤモンドバイト１０を上下方向（Ｙ軸方向）に昇降することができる。
【００１９】
複数バイトセットホルダ−９は、図２および図３に示すようにダイヤモンドバイト１０を下部に接着したシャンク８を逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂに取り付け、この逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂをバイト高さ調節機構１２を介して逆Ｌ字型バイト取付基台１４ｅに設置される。
各逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂは、ワ−クに加工される溝方向に対して各ダイヤモンドバイトが垂直方向に平行でかつ、等間隔に配列される。
【００２０】
バイト高さ調節機構１２は、前記ダイヤモンドバイト１０を下部に接着したシャンク８を固定ボルト１２ａにより取り付けた逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂ、該バイト受け座部材１２ｂ上部に上下伸縮可能な圧電素子１２ｃを備えた圧電アクチュエ−タ１２ｄ、逆Ｌ字型バイト取付基台１２ｅ、逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂの背面に固定された凸ガイド１２ｆおよびピエゾドライブコントロ−ラ１６よりなる。凸ガイド１２ｆは逆Ｌ字型バイト取付基台１２ｅのＬ部分の面に設けられた上下方向に一対設けられたガイド溝１２ｇに嵌まり、滑ることができる。
【００２１】
複数のダイヤモンドバイト１０の刃先高さ位置は、加工されるワ−クの溝の深さＨに対し前記複数のダイヤモンドバイトが決められた深さｈ_ｉだけ溝を加工できる高さにそれぞれの逆Ｌ字型バイト受け座部材１２ｂにシャンク８を固定するボルト１２ａの高さ位置で決まる。複数のダイヤモンドバイト１０は、ワ−クに加工される溝方向に対し、直角方向に刃先の高さを漸次低くして配置される。
各ｎ本のバイト１０が切削加工する溝深さｈ_ｉは、ワ−クに加工される溝深さＨの１／ｎが好ましい。
【００２２】
圧電アクチュエ−タ１２ｄはダイヤモンドバイト刃先高さの調節に使用される。圧電アクチュエ−タ１２ｄの圧電素子１２ｃにピエゾドライブコントロ−ラ１６の電圧調整ダイヤルを回して電圧を印加すると圧電素子１２ｃが伸びる。印加を止めると圧電素子は元の長さに戻る。圧電素子１２ｃの頂部は、逆Ｌ字型バイト取付基台１２ｅに当接している。
【００２３】
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。各ダイヤモンドバイト１０の形状は同じである。
【００２４】
圧電アクチュエ−タ１２ｄ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一軸ステ−ジ圧電アクチュエ−タがＭ−５５１６Ｂ、Ｍ−５５１７Ｂ、Ｍ−５５１８の商品名で販売されている。
【００２５】
ピエゾドライブコントロ−ラ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３に示すピエゾドライブコントロ−ラ１６（増幅器内蔵）おいて、１６ａはメイン電源、１６ｃは電圧調整ダイヤルである。
【００２６】
図１に示す切削装置１に戻って、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１４が設けられている。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。
【００２７】
ＮＣ切削装置１には、ワ−ク、あるいは工具のテ−ブルに対する位置関係が検知できるようＸ軸スケ−ル、Ｙ軸スケ−ル、Ｚ軸スケ−ルがテ−ブル、コラム、サドルに備え付けられており、センサにより制御部（ＣＰＵ）の記録部（ＲＡＭ）に現在のテ−ブルに対する工具位置またはテ−ブルに対するワ−ク位置、ワ−クに対する工具の位置が送信され、演算部でそれらの位置を算出し、制御盤１５の表示器に表示できるようになっている。
【００２８】
加工されるワ−ク（導光板金型）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、１〜５ｍｍ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１４インチ、１７インチ、３２インチ、４０インチ、６０インチの画面寸法である。
【００２９】
ノズル１３は、シャンク８下部に接着されたダイヤモンドバイト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。
【００３０】
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、油圧駆動方式、サ−ボモ−タ駆動のボ−ルネジ、のいずれであってもよい。
【００３１】
図２及び図３で示される複数バイトセットホルダ−９を備えた図１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方法を述べる。
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ソフトを選択し、ついで、制御盤１５表示器に表示された指令に基づいて導光板の溝モ−ドを選択した後、制御盤１５表示器に表示された指令に基づいて基準点、溝モ−ド、溝加工数（ｍ）、工具切り込み開始点位置、工具反転位置、切り込み深さ、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。
【００３２】
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の刃先位置を待機位置に移動させた後、ピエゾドライブコントロ−ラのメイン電源スイッチ１６ａを入れ、電圧設定ボリュ−ムダイヤルを回し、それぞれのダイヤモンドバイト１０高さ位置を調整する。
【００３３】
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、テ−ブル４を左右方向に移動させることにより、テ−ブル４が右方向から左方向（−Ｘ）に移動する際は金型材のワ−ク２に対して切り込み・溝切削が行われ、テ−ブル４が右反転すると昇降機構１４によりバイトホルダ−９が上昇され、ダイヤモンドバイト１０がワ−ク２に接触しない高さに上昇（＋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によるワ−ク２への溝加工は行われない。
【００３４】
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、加工プログラムソフトに基づいてダイヤモンドバイト１０が昇降機構１４により下降され、ワ−ク右端の開始点位置まで移動する。
【００３５】
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。
【００３６】
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ワ−クへの切り込み・切削を行う工程、
テ−ブル右反転時に昇降装置１４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、
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、昇降装置１４によりダイヤモンドバイト１０を下降し、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。
【００３７】
複数バイトホルダ−９のピッチ幅の移動は、複数バイトホルダ−９に保持されているダイヤモンドバイト１０の数をｎ本、ワ−クに加工される溝数をｍとすると、（ｍ＋ｎ−１）回行われる。
【００３８】
所望するｍ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。
【００３９】
上記加工作業は、制御盤１５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−ボドライブ駆動、が行われる。
【００４０】
上記ワ−クの溝切削加工の実施例は、図２に示されるｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態で等間隔に配置、かつ、ワ−クに加工される溝方向に対し、直角方向に刃先の高さを漸次低くして配置されている複数バイトセットホルダ−９を用いた加工例であるが、複数バイトセットホルダ−を図４に示すｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態で配置、かつ、ワ−クに加工される溝方向に対して同一方向に刃先の高さを漸次低くして配置されている複数バイトセットホルダ−９をもちいてもよい。
【００４１】
この際は、複数バイトホルダ−９のピッチ幅の移動は、複数バイトホルダ−９に保持されているダイヤモンドバイト１０の数をｎ本、ワ−クに加工される溝数をｍとすると、（ｍ−１）回行われる。
【００４２】
本発明の複数バイトホルダ−９の別態様として、バイトの高さ調節機構１２を圧電アクチュエ−タに代えて、ボルト軸部とボルト頭よりなる位置調節ボルトを用い、ボルト軸部が逆Ｌ字型バイト取付基台１２ｅのボルト孔を貫通し、バイト受け座部材１２ｂの上部に設けられたネジ孔にネジ込み、ボルト頭を回転することによりバイトの高さを調整するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の複数バイトセットホルダ−は、ワ−クに複数の溝を切削加工する際、１本の溝を加工するのに複数のバイトを用いて加工するので、溝１本当り切削する各バイトの磨耗量が分散されるので、複数バイトセットホルダ−を交換する時期を遅らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】切削装置の斜視図である。
【図２】本発明の複数バイトセットホルダ−の正面図である。
【図３】図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】別の態様を示す複数バイトセットホルダ−の側面図である。
【図５】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シャンク
９複数バイトセットホルダ−
１０ダイヤモンドバイト
１１バイト取り付け用基台
１２バイト高さ調節機構
１４昇降機構
１６ピエゾドライブコントロ−ラ

Claims

導光板金型に溝を複数のバイトを用いて切削加工する溝切削装置用複数バイトセットホルダ−であって、該複数バイトセットホルダ−は、
ｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態で等間隔に配置される基台、および、
前記複数バイトの刃先高さ位置を、加工されるワ−クの溝の深さＨに対し前記複数のバイトが決められた深さｈ_ｉだけ溝を加工できる高さにそれぞれ調節するバイト高さ調節機構、
を備える複数バイトセットホルダ−であって、前記複数のバイトは、ワ−クに加工される溝方向に対し、直角方向に刃先の高さを漸次低くして配置されていることを特徴とする複数バイトセットホルダ−。
（但し、ｎは２〜１０の整数、ｉはワ−クと接するバイトの順番を示す１からｎの整数、およびｎ本のバイトにより加工されたワ−クの溝の深さｈ_ｉの合計はＨである。）。
導光板金型に溝を複数のバイトを用いて切削加工する溝切削装置用複数バイトセットホルダ−であって、該複数バイトセットホルダ−は、
ｎ本の複数のバイトが互いに平行な状態に配置される基台、および、
前記複数バイトの刃先高さ位置を、加工されるワ−クの溝の深さＨに対し前記複数のバイトが決められた深さｈ_ｉだけ溝を加工できる高さにそれぞれ調節するバイト高さ調節機構、
を備える複数バイトセットホルダ−であって、前記複数のバイトは、ワ−クに加工される溝方向に対して同一方向に刃先の高さを漸次低くして配置されていることを特徴とする複数バイトセットホルダ−。
（但し、ｎは２〜１０の整数、ｉはワ−クと接するバイトの順番を示す１からｎの整数、およびｎ本のバイトにより加工されたワ−クの溝の深さｈ_ｉの合計はＨである。）。
バイトの高さ調節機構は、圧電アクチュエ−タの圧電素子に電圧を印加することにより圧電素子が上下に伸縮することによりバイト刃先の高さ位置が調節されるものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の複数バイトセットホルダ−。