JPWO2020129565A1 - 切削加工装置 - Google Patents

Abstract

両持ちで保持されたエンドミル刃を含む切削加工装置であって、当該エンドミル刃の傾斜を容易に調整することができる切削加工装置が提供される。本発明の切削加工装置は、フィルムを複数枚重ねたワークの外周面を切削加工する切削加工装置である。切削加工装置１００は装置本体１０と；エンドミル刃３１と、エンドミル刃３１を回転自在に両端部で保持するホルダー３２ａおよび３２ｂと、ホルダーが取り付けられたユニット本体３３と、を有する切削ユニット３０と；切削ユニット３０の傾斜を調整するよう構成された傾斜調整機構５０と；を備える。

Description

本発明は、切削加工装置に関する。

従来、フィルムを複数枚重ねたワークの端面を切削加工する装置が知られている。例えば、特許文献１によれば、本体に片持ち状態で保持された（すなわち、一方の端部のみが保持された）エンドミル刃でワークの端面を切削加工する装置が提案されている。近年、ワークの端面の加工には、高い精度が求められるようになってきている。特許文献１に記載のような片持ちのエンドミル刃を含む切削加工装置ではエンドミル刃が撓み所望の加工精度が得られない場合が多いので、両持ちの（すなわち、両端部が保持された）エンドミル刃を含む切削加工装置が検討されている。

特許第６２７７１５０号 特開２００７−０４４８５５号公報

エンドミル刃を用いたワーク端面の切削加工においては、エンドミル刃がワーク端面に対してわずかでも傾くと、所望の精度での加工が困難となる場合が多い。例えば、ワークの長辺を直線状に加工することが所望される場合に、当該長辺方向の中央部が膨らむように加工されてしまう；および、ワーク上部のフィルムとワーク下部のフィルムの加工後の寸法が異なる；といった問題がある。このような問題は、特に、粘着剤層を含むフィルム（例えば、光学フィルム）の切削加工において顕著である。このような問題を解決するためには、エンドミル刃の傾斜を調整する必要がある。片持ちの切削刃を含む切削加工装置においては、切削刃の傾斜の調整は比較的容易である（特許文献２）。一方、両持ちのエンドミル刃を含む切削加工装置においては、エンドミル刃の傾斜の調整は、シム等を用いて熟練者の勘やコツに頼る作業により行われており、きわめて煩雑で長時間を要する。さらに、このようなシムを用いる作業は、エンドミル刃に過大な負荷がかかるおそれがあり、エンドミル刃が折れてしまうおそれがある。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、両持ちで保持されたエンドミル刃を含む切削加工装置であって、当該エンドミル刃の傾斜を容易に調整することができる切削加工装置を提供することにある。

本発明の切削加工装置は、フィルムを複数枚重ねたワークの外周面を切削加工する切削加工装置である。切削加工装置は、装置本体と；エンドミル刃と、該エンドミル刃を回転自在に両端部で保持するホルダーと、該ホルダーが取り付けられたユニット本体と、を有する切削ユニットと；該切削ユニットの傾斜を調整するよう構成された傾斜調整機構と；を備える。
１つの実施形態においては、上記傾斜調整機構は、上記エンドミル刃の上部が上記ワークに近づき下部が該ワークから遠ざかる第１の方向、および、該エンドミル刃の上部が該ワークから遠ざかり下部が該ワークに近づく第２の方向からなる群から選択される１つの方向に、上記切削ユニットを傾斜させるよう構成されている。
１つの実施形態においては、上記傾斜調整機構は、上記装置本体に回動可能に取り付けられた機構本体と；該機構本体に軸支され、かつ、上記切削ユニットのユニット本体に連結されたコネクティングロッドと；該機構本体の傾斜量を調整する傾斜量調整マイクロメーターと；該傾斜量調整マイクロメーターで調整した傾斜量まで該機構本体を傾斜させる第１の調整ナットと；該機構本体を該調整された傾斜量で傾斜した状態で固定する第２の調整ナットと；を有する。
１つの実施形態においては、上記傾斜調整機構は、上記切削ユニットの傾斜量を−１°〜＋１°の範囲内で調整可能に構成されている。
１つの実施形態においては、上記切削ユニットのユニット本体は、上記装置本体に回動可能に取り付けられている。
１つの実施形態においては、上記フィルムは粘着剤層を含む光学積層体である。

本発明によれば、両持ちで保持されたエンドミル刃を含む切削加工装置において特定の傾斜調整機構を設けることにより、当該エンドミル刃の傾斜を容易に調整することができる切削加工装置を実現することができる。

本発明の１つの実施形態による切削加工装置の概略斜視図である。 本発明の実施形態による切削加工装置に用いられるエンドミル刃の一例を示す概略斜視図である。 図１の切削加工装置の切削ユニットを第１の方向に傾斜させた状態を示す概略側面図である。 図１の切削加工装置の切削ユニットを第２の方向に傾斜させた状態を示す概略側面図である。 実施例１および比較例１で用いたワークの加工形状を示す概略斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、見やすくするために図面は模式的に表されており、さらに、図面における長さ、幅、厚み等の比率、ならびに角度等は、実際とは異なっている。

図１は、本発明の１つの実施形態による切削加工装置の概略斜視図である。図示例の切削加工装置１００は、装置本体１０とエンドミル刃３１を含む切削ユニット３０と傾斜調整機構５０とを備える。図示例においては、切削加工装置１００の右側にワークＷが示されている。ワークＷは、フィルムが複数枚重ねられて形成され、図示例においてはクランプ手段により押圧されている。このような構成において本発明の効果が顕著となり得る。すなわち、ワークをクランプ手段により押圧する構成においては、ワークの端面とエンドミル刃が平行になりにくいので、切削開始前にワークの端面に対するエンドミル刃の傾斜を確認して、エンドミル刃の傾斜調整が必要となる。本発明の実施形態によれば、このような場合におけるエンドミル刃の傾斜調整が従来に比べて格段に容易となる。

切削ユニット３０は、エンドミル刃３１と、エンドミル刃３１を回転自在に両端部で保持するホルダー３２ａおよび３２ｂと、ホルダー３２ａおよび３２ｂが取り付けられたユニット本体３３と、を有する。このように、本発明の切削加工装置は、ユニット本体３３に両持ち状態で保持されたエンドミル刃を含む。このような構成であれば、エンドミル刃の撓みを抑制することができ、高精度の切削加工が可能となる。さらに、このような構成であれば、切削時にエンドミル刃にかかる応力を低減することができる。その結果、エンドミル刃の耐久性を向上させることができ、したがって、エンドミル加工の安定性および信頼性を向上させることができる。

ユニット本体３３は、代表的には、鉛直方向に延びる基体３３ａと、基体の上部に取り付けられて水平方向に延びる上板３３ｂと、基体の下部に取り付けられて水平方向に延びる下板３３ｃと、を有する。上板３３ｂおよび下板３３ｃに、ホルダー３２ａおよび３２ｂがそれぞれ取り付けられている。基体３３ａは、代表的には、装置本体１０方向に突出部を有する天地逆転した逆Ｌ字状の形状を有し、突出部において装置本体１０に回動可能に枢支されている。このような構成であれば、後述する傾斜調整機構５０の作用によって、枢支部分３４を支点（軸）として時計回りまたは反時計回りに基体３３ａを回動させ、結果として、切削ユニット３３（実質的には、エンドミル刃３１）を傾斜させることができる。より具体的には、枢支部分３４を支点（軸）として基体３３ａを時計回りに回動させることにより、エンドミル刃３１の上部がワークに近づき下部がワークから遠ざかる方向（以下、第１の方向と称する場合がある）に切削ユニットを傾斜させることができ；枢支部分３４を支点（軸）として基体３３ａを反時計回りに回動させることにより、エンドミル刃３１の下部がワークに近づき上部がワークから遠ざかる方向（以下、第２の方向と称する場合がある）に切削ユニットを傾斜させることができる。

エンドミル刃３１としては、任意の適切な構成が採用され得る。エンドミル刃３１は、例えば図２に示すように、鉛直方向に延びる回転軸３１ａを中心として回転する本体３１ｂと、本体３１ｂから突出し最外径として構成される切削刃３１ｃと、を有する。切削刃３１ｃは、代表的には、刃先３１ｄとすくい面３１ｅと逃がし面３１ｆとを含む。エンドミル刃の刃角度は目的に応じて適切に設定され得る。エンドミル刃の刃角度は０°であってもよく（刃先が回転軸と実質的に平行な方向に延びていてもよく）、図示例のように刃先が回転軸に対して所定の角度θねじれていてもよい。エンドミル刃の刃数も目的に応じて適切に設定され得る。刃数は、１枚であってもよく、２枚であってもよく、図示例のように３枚であってもよく、４枚であってもよく、５枚以上であってもよい。エンドミル刃の外径も目的に応じて適切に設定され得る。１つの実施形態においては、エンドミルの外径は、好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍであり、より好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍである。なお、本明細書において「エンドミルの外径」とは、回転軸から１つの刃先までの距離を２倍したものをいう。

傾斜調整機構５０は、代表的には、装置本体１０の切削ユニット３０と反対側に設けられる。傾斜調整機構５０は、代表的には、機構本体５１と、コネクティングロッド５２と、第１の調整ナット５３と、第２の調整ナット５４と、傾斜量調整マイクロメーター５５と、を有する。機構本体５１は、垂直方向に延びる板状部材であり、装置本体１０の突出部において装置本体１０に回動可能に枢支されている。コネクティングロッド５２の一端は、機構本体５１の下端部近傍において機構本体５１に軸支されている。コネクティングロッド５２の他端は、切削ユニット３３のユニット本体３３（実質的には、下板３３ｃの装置本体側）に連結されている。コネクティングロッド５２は、装置本体１０の外側に設けられてもよく、装置本体１０を摺動自在に貫通していてもよい。第１の調整ナット５３は、代表的には、コネクティングロッド５２に対して機構本体の枢支部分５８の反対側に設けられ、機構本体５１を所望の位置（距離）まで傾斜させる機能を有する。第２の調整ナット５４は、代表的には、機構本体の第１の調整ナット５３と反対側に設けられ、所望の位置まで傾斜した機構本体５１を当該位置で固定する機能を有する。傾斜量の調整は以下のようにして行われる。最初に第１の調整ナット５３および第２の調整ナット５４の両方を緩めて、機構本体５１の上部（傾斜量調整マイクロメーター５５側）を装置本体から離す。次に、傾斜量調整マイクロメーター５５の目盛を回して、基準（ゼロ点）から所望の距離（機構本体の傾斜量または傾斜角度に対応する）に目盛を設定する。これにより、傾斜量調整マイクロメーター５５の先端部分（当接部５６側）の突出量が変化する。目盛の調整に応じて、当該先端部分の突出量は、当接部側に大きくまたは小さくなる。目盛の設定後、第１の調整ナット５３を締めて、傾斜量調整マイクロメーター５５の先端部分と当接部５６とを当接させる。その結果、機構本体が所望の傾斜量（傾斜角度）で傾斜する。この状態で第２の調整ナット５４を締めることにより、機構本体５１を固定することができ、切削加工時の負荷や振動によっても傾斜量が変化しないようにすることができる。

次に、切削ユニット３３の傾斜について具体的に説明する。図３は、図１の切削加工装置の切削ユニットを第１の方向に傾斜させた状態を示す概略側面図である。図３に示すように、マイクロメーター５５の目盛を所定値に設定し、マイクロメーター５５の先端部分の突出量を小さくして当接部５６に当接させることにより、機構本体５１が枢支部分５８を支点（軸）として時計回りに回動し、機構本体の上部が本体側に傾斜する。ここで、枢支部分（機構本体の回動軸）５８とコネクティングロッド５２とその軸受け部分５７とがいわゆるクランク機構を構成し、機構本体５１の回動により、機構本体の下端部近傍に軸支されたコネクティングロッド５２が装置本体１０の傾斜機構側に移動する。コネクティングロッド５２の移動により、コネクティングロッド５２が連結した切削ユニット３３の下板３３ｃを介して基体３３ａが枢支部分３４を支点（軸）として時計回りに回動し、切削ユニット３３が上記第１の方向（エンドミル刃３１の上部がワークに近づき下部がワークから遠ざかる方向）に傾斜する。

図４は、図１の切削加工装置の切削ユニットを第２の方向に傾斜させた状態を示す概略側面図である。図４の実施形態は、図３の実施形態とは逆方向に切削ユニット３３を傾斜させる。そのメカニズムは、方向が逆であることを除けば図３の場合と同様である。すなわち、マイクロメーター５５の目盛を所定値に設定し、マイクロメーター５５の先端部分の突出量を大きくして当接部５６に当接させることにより、機構本体５１が枢支部分５８を支点（軸）として反時計回りに回動し、機構本体の上部が本体と反対側に傾斜する。その結果、コネクティングロッド５２が装置本体１０の切削ユニット側に移動する。コネクティングロッド５２の移動により、コネクティングロッド５２が連結した切削ユニット３３の下板３３ｃを介して基体３３ａが枢支部分３４を支点（軸）として反時計回りに回動し、切削ユニット３３が上記第２の方向（エンドミル刃３１の下部がワークに近づき上部がワークから遠ざかる方向）に傾斜する。

上記のとおり、傾斜量調整マイクロメーター５５を用いて機構本体５１の傾斜量を調整することができ、機構本体５１の傾斜量に対応して切削ユニット３３の傾斜量を調整することができる。すなわち、傾斜調整機構５０（実質的には、機構本体５１）の傾斜量を調整することにより、切削ユニット３３の傾斜量を調整することができる。切削ユニット３３の傾斜量は、鉛直方向に対して、１つの実施形態においては−１°〜＋１°の範囲内で調整可能であり、別の実施形態においては−０．５°〜＋０．５°の範囲内で調整可能であり、さらに別の実施形態においては−０．３°〜＋０．３°の範囲内で調整可能である。本発明の実施形態によれば、上記のような構成においてマイクロメーターを用いることにより、このような微細な傾斜量の調整を勘やコツに頼ることなく、かつ、短時間で行うことができる。さらに、このような微細な調整により、切削加工の精度を格段に向上させることができる。例えば、ワークの長辺を直線状に加工することが所望される場合に、当該長辺方向の中央部が膨らむように加工されてしまう；および、ワーク上部のフィルムとワーク下部のフィルムの加工後の寸法が異なる；といった問題を防止することができる。加えて、切削加工時にエンドミル刃に過大な負荷がかかることを抑制することができ、結果として、切削加工の安定性およびエンドミル刃の耐久性を向上させることができる。

本発明の切削加工装置は、代表的には、フィルムを複数枚重ねたワークの外周面の切削加工に用いられる。切削加工は、１つの実施形態においては非直線加工（異形加工）を含む。切削加工されるフィルムとしては、任意の適切なフィルムが挙げられる。切削加工されるフィルムの代表例としては、粘着剤層を含む光学積層体（すなわち、粘着剤層と光学フィルムとの積層体）が挙げられる。本発明の切削加工装置は、粘着剤層を含む光学積層体であっても、糊欠けおよび／またはブロッキングを良好に抑制し、かつ、光学積層体の光学特性に悪影響を与えることなく、切削加工を行うことができる。光学フィルムは、単一のフィルムであってもよく積層体であってもよい。光学フィルムの具体例としては、偏光子、位相差フィルム、偏光板（代表的には、偏光子と保護フィルムとの積層体）、タッチパネル用導電性フィルム、表面処理フィルム、ならびに、これらを目的に応じて適切に積層した積層体（例えば、反射防止用円偏光板、タッチパネル用導電層付偏光板）が挙げられる。したがって、本発明の切削加工装置は、最終的には、光学フィルムの製造方法に好適に用いられ得る。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。

＜実施例１＞
図１のような傾斜調整機構を有する切削加工装置を用いて、図５に示すような形状となるようワークを切削加工した。なお、ワークにおける番号１〜５は、ワークを厚み方向に５等分した５つの部分について上から順に番号付けしたものである。切削加工装置のセッティングを行わずに切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差が管理値を満たしていなかった（部分１〜５の寸法の差の最大値が所定の設定値を超えていた）ので、傾斜調整機構のマイクロメーターを用いて部分１〜５の寸法の差が小さくなる方向に切削ユニット（実質的には、エンドミル刃）の傾斜を調整した。エンドミル刃の傾斜の調整後に切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差は管理値を満たした（部分１〜５の寸法の差の最大値が所定の設定値の範囲内であった）。このように、エンドミル刃の傾斜の調整を１回行っただけで、切削加工装置のセッティングが完了した。傾斜調整に要した時間は約４０分であった。すなわち、切削加工装置のセッティングに要した時間は約４０分であった。

＜比較例１＞
傾斜調整機構を有さないこと以外は図１と同様の切削加工装置を用いて、図５に示すような形状となるようワークを切削加工した。切削加工装置のセッティングを行わずに切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差が管理値を満たしていなかった（部分１〜５の寸法の差の最大値が所定の設定値を超えていた）ので、シムを用いて熟練者の勘やコツに頼る作業により切削ユニット（実質的には、エンドミル刃）の傾斜を調整した。この傾斜調整後に切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差がいまだ管理値を満たしていなかったので、ワークとエンドミル刃との距離の調整を行った。距離の調整後に切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差がいまだ管理値を満たしていなかったので、シムを用いた熟練者の勘やコツに頼る作業により２回目の傾斜調整を行った。２回目の傾斜調整後に切削加工したところ、加工後の部分１〜５の寸法の差がそれでも管理値を満たしていなかったので、上記と同様にして３回目の傾斜調整を行った。３回目の傾斜調整後にようやく管理値を満たすことができた。このように、切削加工装置のセッティングに、傾斜調整３回および距離調整１回を要した。１回の傾斜調整に要した時間は約７０分であり、距離調整に要した時間は約３０分であった。すなわち、切削加工装置のセッティングに要した時間は約２４０分であった。

実施例１と比較例１との比較から明らかなように、両持ちで保持されたエンドミル刃を含む切削加工装置において特定の傾斜調整機構を設けることにより、当該エンドミル刃の傾斜を容易に調整することができる。結果として、切削加工を所定の精度で行うための切削加工装置のセッティングに要する時間を大幅に短縮することができる。

本発明の切削加工装置は、フィルムを複数枚重ねたワークの外周面の切削加工に用いられ得、粘着剤層を含む光学積層体の切削加工に特に好適に用いられ得る。

１０ 装置本体
３０ 切削ユニット
３１ エンドミル刃
３２ａ ホルダー
３２ｂ ホルダー
３３ ユニット本体
５０ 傾斜調整機構
５１ 機構本体
５２ コネクティングロッド
５３ 第１の調整ナット
５４ 第２の調整ナット
５５ 傾斜量調整マイクロメーター
１００ 切削加工装置

Claims (6)

1. フィルムを複数枚重ねたワークの外周面を切削加工する切削加工装置であって、
   装置本体と；
   エンドミル刃と、該エンドミル刃を回転自在に両端部で保持するホルダーと、該ホルダーが取り付けられたユニット本体と、を有する切削ユニットと；
   該切削ユニットの傾斜を調整するよう構成された傾斜調整機構と；
   を備える、切削加工装置。
2. 前記傾斜調整機構が、前記エンドミル刃の上部が前記ワークに近づき下部が該ワークから遠ざかる第１の方向、および、該エンドミル刃の上部が該ワークから遠ざかり下部が該ワークに近づく第２の方向からなる群から選択される１つの方向に、前記切削ユニットを傾斜させるよう構成されている、請求項１に記載の切削加工装置。
3. 前記傾斜調整機構が、前記装置本体に回動可能に取り付けられた機構本体と；該機構本体に軸支され、かつ、前記切削ユニットのユニット本体に連結されたコネクティングロッドと；該機構本体の傾斜量を調整する傾斜量調整マイクロメーターと；該傾斜量調整マイクロメーターで調整した傾斜量まで該機構本体を傾斜させる第１の調整ナットと；該機構本体を該調整された傾斜量で傾斜した状態で固定する第２の調整ナットと；を有する、請求項１または２に記載の切削加工装置。
4. 前記傾斜調整機構が、前記切削ユニットの傾斜量を−１°〜＋１°の範囲内で調整可能に構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の切削加工装置。
5. 前記切削ユニットのユニット本体が、前記装置本体に回動可能に取り付けられている、請求項１から４のいずれかに記載の切削加工装置。
6. 前記フィルムが粘着剤層を含む光学積層体である、請求項１から５のいずれかに記載の切削加工装置。
   

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