(57)【要約】【課題】異なる形状の溝を短時間で形成することができる溝加工装置を提供する。【解決手段】ワーク３に異なる形状の溝３１を形成する溝加工装置において、刃先５２ｆを中心にして溝３１と平行な軸ｒ周りに所定角度回転可能であって、溝３１の第１の斜面３１ａを切削する第１のバイト５をワーク３の一方に配置し、刃先７２ｆを中心にして溝３１と平行な軸ｒ周りに所定角度回転可能であって、溝３１の第２の斜面３１ｂを切削する第２のバイト７を第１のバイト５に隣接配置し、ワーク用ステージ９によってワーク３を第１及び第２のバイト５，７に対して溝の長さ方向ｘ及び幅方向ｙへ移動させるようにした。【選択図】　　　　図１
2004042200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに形状の異なる溝を形成する溝加工装置において、
前記ワークに対向して配置され、刃先を中心にして前記溝と平行な軸周りに所定角度回転可能であって、前記溝の一方の斜面を切削する第１のバイトと、
前記第１のバイトに隣接配置され、刃先を中心にして前記溝と平行な軸周りに所定角度回転可能であって、前記溝の他方の斜面を切削する第２のバイトと、
前記ワークを前記第１及び第２のバイトに対して相対的に前記溝の長さ方向へ移動させるスライド方向ステージと、
前記ワークを前記第１及び第２のバイトに対して相対的に前記溝の幅方向へ移動させるピッチ方向ステージと
を備えていることを特徴とする溝加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば光学素子を成形する金型等を製作するための溝加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークに形状の異なる溝を形成するための従来の溝加工装置は、バイトとステージとを備えている。
【０００３】
バイトはワークの一方に配置され、刃先を中心にして溝と平行な軸周りに所定角度回転可能である。
【０００４】
ステージはワークをバイトに対して相対的に溝の長さ方向及び幅方向へ移動させる。
【０００５】
光学分野では光学素子の性能を向上させるために、上述のように溝によって三角断面形状を違えている。
【０００６】
図７は従来の溝加工装置によって複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【０００７】
図７に基いて従来の溝加工装置の動作について説明する。
【０００８】
まず、溝３５−１を形成する方向（図７では紙面に直交する方向）と平行な軸周りにバイト２０５が刃先２５２ｆを中心にして回転し、ワーク３の厚さ方向ｚに直交する仮想平面ｆとバイト２０５の第１の切れ刃２５２ｄとのなす角度がａ１になる。この状態でステージ（図示せず）がワーク３を保持したまま溝３５−１の形成方向に沿って移動する。このとき、バイト２０５の第１の切れ刃２５２ｄでワーク３が切削され、溝３５−１の一方の斜面３５ａ−１が形成される。
【０００９】
溝３５−１の一方の面３５ａ−１が形成されると、ステージはワーク３とともに切削開始位置へ戻る。
【００１０】
ステージが切削開始位置に戻ると、溝３５−１の形成方向と平行な軸周りにバイト２０５が刃先２５２ｆを中心にして回転し、溝３５−１の一方の斜面３５ａ−１とバイト２０５の第２の切れ刃２５２ｅとのなす角度がｂ１になる。この状態でステージがワーク３とともに溝３５−１の形成方向に沿って移動する。このとき、バイト２０５の第２の切れ刃２５２ｅでワーク３が切削され、溝３５−１の他方の斜面３５ｂ−１が形成される。溝３５−１の他方の面３５ｂ−１が形成されると、ステージはワーク３とともに再度切削開始位置へ戻る。以上のようにして、傾斜角度がａ１で開口角度がｂ１の溝３５−１が形成される。溝３５−１が形成されると次の溝３５−２を形成するためにステージは所定ピッチＰだけワーク３とともにピッチ方向ｙへ移動する。
【００１１】
以後、形成しようとする溝３５−２〜３５−６毎にバイト２０５の回転角度を変えて溝加工装置が上述の動作を繰り返すことにより、傾斜角度がａ１からａ６に変化し、開口角度がｂ１からｂ６に変化する複数の溝、すなわち、異なる三角断面形状の複数の溝３５−１〜３５−６が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の溝加工装置では、一つの溝を形成するためにワークをバイトに対して相対的に２往復させなければならない。このため、溝を形成するのに要する時間が非常に長いといった問題がある。
【００１３】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は異なる形状の溝を簡便に形成することができる溝加工装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１の発明の溝加工装置は、ワークに形状の異なる溝を形成する溝加工装置において、前記ワークに対向して配置され、刃先を中心にして前記溝と平行な軸周りに所定角度回転可能であって、前記溝の一方の斜面を切削する第１のバイトと、前記第１のバイトに隣接配置され、刃先を中心にして前記溝と平行な軸周りに所定角度回転可能であって、前記溝の他方の斜面を切削する第２のバイトと、前記ワークを前記第１及び第２のバイトに対して相対的に前記溝の長さ方向へ移動させるスライド方向ステージと、前記ワークを前記第１及び第２のバイトに対して相対的に前記溝の幅方向へ移動させるピッチ方向ステージとを備えていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１はこの発明の一実施形態に係る溝加工装置を正面から見たときの概念図、図２は同溝加工装置を上方から見たときの概念図、図３は同溝加工装置のバイトの斜視図である。
【００１７】
この溝加工装置はフロントライト導光板や回析格子等の光学素子を成形する金型を製作するための装置であって、ワーク３に異なる三角断面形状の複数の溝３１を形成するためのものである。
【００１８】
この溝加工装置は第１のバイト５と第２のバイト７とワーク用ステージ９とを備えている。
【００１９】
図３に示すように、第１のバイト５はダイヤモンドバイトであり、バイトシャンク５１とダイヤチップ５２とからなる。バイトシャンク５１は厚板状であり、後述する第１のバイトホルダ１１のバイト保持部１１ｂに保持される。ダイヤチップ５２は平面形状が５角形であり、バイトシャンク５の先端部に取り付けられている。ダイヤチップ５２はすくい面５２ａと第１の逃げ面５２ｂと第２の逃げ面５２ｃとを有する。すくい面５２ａと第１の逃げ面５２ｂとの稜角は第１の切れ刃５２ｄとなっている。すくい面５２ａと第２の逃げ面５２ｃとの稜角は第２の切れ刃５２ｅとなっている。第１の切れ刃５２ｄと第２の切れ刃５２ｅとが交わる点が刃先５２ｆとなっている。
【００２０】
第２のバイト７は第１のバイト５と同構成であるので、第２のバイト７の構成について説明を省略する。
【００２１】
第１のバイト５は第１のバイトホルダ１１を介して第１の回転軸１５に取り付けられている。
【００２２】
第１のバイトホルダ１１は固定部１１ａとバイト保持部１１ｂとを有する。固定部１１ａは半円形であり、第１の回転軸１５の一端に固定されている。バイト保持部１１ｂはブロック状であり、固定部１１ａに連設されている。バイト保持部１１ｂは後述するワーク用ステージ９が第１の切削開始位置にあるとき、このワーク用ステージ９上のワーク３の加工面に対向して配置される。また、バイト保持部１１ｂは第１のバイト５をその刃先５２ｆが第１の回転軸１５の回転中心軸ｒ上に位置するように保持する。回転中心軸ｒはワーク３に形成される溝３１の長さ方向ｘと平行である。
【００２３】
第１の回転軸１５は第１のバイト用ステージ２１に回転可能に保持されている（図２参照）。第１のバイト用ステージ２１は、ワーク３の厚さ方向（以下、上下方向という）ｚへ移動可能である。
【００２４】
第２のバイト７は第２のバイトホルダ１３を介して第２の回転軸１７に取り付けられている。
【００２５】
第２のバイトホルダ１３は固定部１３ａとバイト保持部１３ｂとを有する。固定部１３ａは半円形であり、第２の回転軸１７の一端に固定されている。バイト保持部１３ｂはブロック状であり、固定部１３ａに連設され、第１のバイト５に隣接する。バイト保持部１３ｂはワーク用ステージ９が第１の切削開始位置にあるとき、このワーク用ステージ９上のワーク３の加工面に対向して配置される。また、バイト保持部１３ｂは第２のバイト７をその刃先７２ｆが第２の回転軸１７の回転中心軸ｒ上に位置するように保持する。
【００２６】
第２の回転軸１７は第１の回転軸１５と同軸になるように第２のバイト用ステージ２３に回転可能に保持されている（図２参照）。第２のバイト用ステージ２３は、上下方向ｚへ移動可能である。
【００２７】
ワーク用ステージ９はワーク３を保持する。ワーク用ステージ９はワーク３に形成される溝３１の長さ方向（以下、スライド方向という）ｘ及び溝３１の幅方向（以下、ピッチ方向という）ｙへ移動可能に台座２５上に配置されている。すなわち、ワーク用ステージ９はワーク３を第１及び第２のバイト５，７に対してスライド方向ｘへ移動させるスライド方向ステージと、ワーク３を第１及び第２のバイト５，７に対してピッチ方向ｙへ移動させるピッチ方向ステージとを兼ねている。ワーク用ステージ９は第１の切削開始位置（図２においてワーク３を実線で示す位置に置く位置）と第２の切削開始位置（図２においてワーク３を２点鎖線で示す位置に置く位置）との間でスライド方向ｘへ往復する。
【００２８】
次にこの溝加工装置の動作について説明する。
【００２９】
図４は図１に示す溝加工装置によって第１のパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【００３０】
まず、回転中心軸ｒ周りに第１のバイト５が刃先５２ｆを中心にして回転し、ワーク３の厚さ方向ｚに直交する仮想平面ｆと第１のバイト５の第１の切れ刃５２ｄとのなす角度がａ１になる。これと同時に第２のバイト７は刃先７２ｆが仮想平面ｆに位置する切削位置から上方へ移動して刃先７２ｆがワーク３から離れ、待機位置に至る。この状態でワーク用ステージ９は第１の切削開始位置から第２の切削開始位置に向かってスライドする。このとき、第１のバイト５の第１の切れ刃５２ｄでワーク３が切削され、溝３１−１の第１の斜面３１ａ−１が形成される。
【００３１】
溝３１−１の第１の面３１ａ−１が形成されると、第１のバイト５は切削位置から待機位置へ移動してワーク３から離れ、第２のバイト７は待機位置から切削位置へ移動する。更に第２のバイトは回転中心軸ｒ周りに刃先７２ｆを中心にして回転し、溝３１−１の第１の斜面３１ａ−１と第２のバイト７の第１の切れ刃７２ｄとのなす角度がｂ１になる。この状態でワーク用ステージ９は第２の切削開始位置から第１の切削開始位置に向かってスライドする。このとき、第２のバイト７の第１の切れ刃７２ｄでワーク３が切削され、溝３１−１の第２の斜面３１ｂ−１が形成される。以上のようにして、傾斜角度がａ１で開口角度がｂ１の溝３１−１が形成される。溝３１−１が形成されると次の溝３１−２を形成するためにワーク用ステージ９は所定ピッチＰだけワーク３とともにピッチ方向ｙへ移動する。
【００３２】
以後、形成しようとする溝３１−２〜３１−６毎に第１及び第２のバイト５，７の回転角度を変えて上述の動作を繰り返すことにより、傾斜角度がａ１からａ６に変化し、開口角度がｂ１からｂ６に変化する複数の溝、すなわち、異なる三角断面形状の複数の溝３１−１〜３１−６が形成される。
【００３３】
図５は図１に示す溝加工装置によって第２のパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【００３４】
このパターンでは溝３２−１〜３２−６の全ての第２の傾斜面３２ｂ−１〜３２ｂ−６が上下方向ｚに平行になっている。これらの溝３２−１〜３２−６を形成するときの溝加工装置の動作は図４に示す溝を形成するときの溝加工装置の動作と基本的に同じであるが、第２のバイト７を回転させず、第１のバイト５だけを回転させる。
【００３５】
図６は図１に示す溝加工装置によって第３のパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【００３６】
このパターンでは、溝３３−１〜３３−６のピッチ方向Ｐ１〜Ｐ５が一定でなく、しかも溝３３−１〜３３−６の上下方向ｚの位置が異なる。これらの溝３３−１〜３３−６を形成するときの溝加工装置の動作は図４に示す溝を形成するときの溝加工装置の動作と基本的に同じであるが、第３のパターンはワーク用ステージ９によるワーク３のピッチ方向ｙへの送り量を変化させる点と、第１及び第２のバイト用ステージ２１，２３による第１及び第２のバイト５，７の刃先の５２ｆ，７２ｆの上下方向位置を変化させる点とで、第１のパターンと相違している。
【００３７】
以上のようにこの実施形態の溝加工装置によれば、溝の傾斜角度及び開口角度を変化させることができ、しかも１往復で溝を形成できるので、異なる三角形状の複数の溝を短時間に形成することができる。
【００３８】
なお、この実施形態では、第１及び第２のバイト５，７を押すときにワーク３を切削するものにしたが、一方のバイトを引くときにワークを切削するものにし、他方のバイトを押すときにワークを切削するものとすると、１ストローク（第１の切削開始位置から第２の切削開始位置への移動）で溝を形成することができる。
【００３９】
また、この実施形態の溝加工装置は光学素子用であるが、この発明は光学素子用に限定されず、溝を加工する装置一般に適用することができる。
【００４０】
更に、この実施形態ではワーク用ステージ９はスライド方向ステージとピッチ方向ステージとを兼ねるが、必ずしもこのように構成する必要はなく、例えば、ワーク用ステージをピッチ方向にのみ移動するようにし、第１及び第２のバイト用ステージをスライド方向へ移動できるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の溝加工装置によれば、スライド方向ステージが一往復すれば一つの溝を形成でき、このため異なる形状の溝を従来よりも短時間に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る溝加工装置を正面から見たときの概念図である。
【図２】図２は同溝加工装置を上方から見たときの概念図である。
【図３】図３は同溝加工装置のバイトの斜視図である。
【図４】図４は図１に示す溝加工装置によって一般的なパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【図５】図５は図１に示す溝加工装置によって特殊なパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【図６】図６は図１に示す溝加工装置によって他の特殊なパターンの複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【図７】図７は従来の溝加工装置によって複数の溝を形成する過程を示す概念図である。
【符号の説明】
３　ワーク
３１　溝
３１ａ　第１の斜面
３１ｂ　第２の斜面
５　第１のバイト
５２ｆ　刃先
７　第２のバイト
７２ｆ　刃先
９　ワーク用ステージ（スライド方向ステージとピッチ方向ステージとを兼ねる）
ｒ　第１及び第２の回転軸の回転中心軸（溝３１と平行な軸）
ｘ　溝３１の長さ方向
ｙ　溝３１の幅方向
【図１】
2004042200.tif 000003
【図２】
2004042200.tif 000004
【図３】
2004042200.tif 000005
【図４】
2004042200.tif 000006
【図５】
2004042200.tif 000007
【図６】
2004042200.tif 000008
【図７】
2004042200.tif 000009