CN101544029A - 脆性材料的微振动辅助切割装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种脆性材料的微振动辅助切割装置及方法，其方法部分包括：一.准备步骤、二.初始切割步骤、三.沿缝振动步骤，以及四.完成步骤；借此达到以初始切割部对工件固定部上的工件切割具有第一深度的初始切沟；且以振动接触部沿此初始切沟移动，同时产生垂直初始切沟的预定频率的微量振动，使该初始切沟的第一深度加深为一第二深度，进而断裂，如此达到兼具可用于较硬及较厚的待切割工件、可采用较小型的碳化钨或钻石刀轮，以及结构简单，成本低等优点及功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种脆性材料的微振动辅助切割装置及方法。
背景技术
参阅图1，关于传统的脆性材料的切割作业，以单一透光基板90(特别是液晶显示器面板)为例，是利用一碳化钨或钻石刀轮(图中未示)在其上表面切割出一切割线91。然后，翻转180度，使该切割线91位于下表面处(如图2所示)。接着，施加一预定压力或是力矩(如图3所示朝下的箭头)，亦即类似扳开的动作，即可将此单一透光基板90沿该切割线91分离，完成切割的作业。
另一种传统的切割方式，是采用气压的平均施力的原理，如图4所示，具有一上透光基板92及一下透光基板93，其间以封胶94固定而形成一封闭空间95，利用一气压喷嘴96，对准一灌气孔97，将预定压力的气体灌入该封闭空间95，利用气体压力平均分散的特性，使该下透光基板93沿着其上已预先处理的切割线91断裂开。之后将该上透光基板92及该下透光基板93翻转，重复前述动作，而能对透光基板进行分割。故，可达到切割的目的，并能避免不适当的应力残留的情形。
当以碳化钨或钻石刀轮(图中未示)对该单一透光基板预先切割出该切割线时，其深度最好是该单一透光基板的厚度的十分之一左右。换言之。若板厚2mm，则该切割线的深度最好为0.2mm左右；若板厚为5mm，则该切割线的深度最好是0.5mm左右。但，随着单一透光基板的硬度不同，碳化钨或钻石刀轮所能切出的深度也不同，特别是对于硬度较高或是较厚的物体而言，有时切出的深度会不足，一旦如此，则后面所进行的施力扳开的动作或是气压推压的动作均可能导致无法切断、仅局部切断或是断裂不良等问题，而形成不良品。
因此，有必要研发新技术，以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种脆性材料的微振动辅助切割装置及方法，其可用于较硬及较厚的待切割工件，并可采用较小型的碳化钨或钻石刀轮，达到结构简单、成本低的优点。
本发明脆性材料的微振动辅助切割装置是：
一种脆性材料的微振动辅助切割装置，其特征在于，包括：一工件固定部，用以固定一待切割且属于脆性材料的工件，该工件具有一预定的工件厚度及一工作平面；一初始切割部，用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出一概呈V型断面且具有一第一深度的初始切沟；一振动切割产生部，具有一振动产生部及一振动接触部；该振动产生部是用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体垂直该工作平面；该振动切割产生部与该初始切割部间具有一间隔距离，且该振动切割产生部的振动接触部的至少一部分是用以伸入该初始切沟内，并接触该初始切沟的V型断面，借由该预定频率的微量振动而使该初始切沟的第一深度加深为一第二深度，进而断裂。
前述的脆性材料的微振动辅助切割装置，其中初始切割部为环形的轮刃部，其具有一刃缘及二斜面；该二斜面间的夹角为锐角，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；该振动产生部所产生预定频率的微量振动为超音波振动；该第一深度是小于该工件厚度的十分之一；该第二深度是该第一深度的150％以上。
前述的脆性材料的微振动辅助切割装置，其中初始切割部是具有预定宽度的激光，该激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；所述振动产生部所产生预定频率的微量振动为超音波振动；所述第一深度是小于该工件厚度的十分的一；该第二深度是该第一深度的150％以上。
本发明脆性材料的微振动辅助切割方法是：
一种脆性材料的微振动辅助切割方法，其包括下列步骤：
一.准备步骤：准备一工件固定部、一初始切割部及一振动切割产生部；其中，该工件固定部是用以固定一待切割且属于脆性材料的工件，该工件具有一工作平面及一预定的工件厚度；该振动切割产生部具有一振动产生部及一振动接触部；该振动产生部用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体垂直该工作平面，该振动切割产生部与该初始切割部间具有一间隔距离；二.初始切割步骤：利用该初始切割部在该工件上产生相对移动，并在该工作平面上切割出一概呈V型断面的初始切沟，且该初始切沟具有一第一深度；三.沿缝振动步骤：利用该振动切割产生部的振动产生部产生预定频率的微量振动，且该振动接触部的至少一部分是用以伸入该初始切沟内，并接触该初始切沟的V型断面，借由该预定频率的微量振动而使得该初始切沟的第一深度变得更深而成为一第二深度；四.完成步骤：获得一较易断裂的工件。
前述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其中准备步骤中：该初始切割部为环形的轮刃部，其具有一刃缘及二斜面；该二斜面间的夹角是为锐角，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；该振动产生部产生预定频率的微量振动为超音波振动。
前述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其中准备步骤中：该初始切割部为具有预定宽度的激光，该激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；该振动产生部产生预定频率的微量振动为超音波振动。
前述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其中初始切割步骤中，该第一深度是小于该工件厚度的十分之一。
前述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其中沿缝振动步骤中，该第二深度为该第一深度的150％以上。
本发明的有益效果是，其可用于较硬及较厚的待切割工件，并可采用较小型的碳化钨或钻石刀轮，达到结构简单，成本低的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有脆性材料的切割装置的切割过程一的示意图
图2是现有脆性材料的切割装置的切割过程二的示意图
图3是现有脆性材料的切割装置的切割过程三的示意图
图4是现有脆性材料的切割装置的切割过程四的示意图
图5是本发明的第一实施例的示意图
图6是本发明的初始切割部与振动切割产生部同步动作过程一的示意图
图7是本发明的初始切割部与振动切割产生部同步动作过程二的示意图
图8是本发明的初始切割部与振动切割产生部同步动作过程三的示意图
图9是图8所示的部分结构的局部放大立体图
图10是图8所示的部分结构的局部放大剖视图
图11是本发明对工件进行振动切割的过程示意图
图12是本发明的第二实施例的示意图
图13是图12所示的局部放大示意图
图14是图12所示的激光强度与距离的比例图
图15是本发明的切割方法的流程示意图
图中标号说明：
10 工件固定部 20 初始切割部
21 轮刃部 211 刃缘
212 斜面 30 振动切割产生部
31 振动产生部 32 振动接触部
41 准备步骤 42 初始切割步骤
43 沿缝振动步骤 44 完成步骤
80 工件 81 工作平面
82 初始切沟 90 透光基板
91 切割线 92 上透光基板
93 下透光基板 94 封胶
95 封闭空间 96 气压喷嘴
97 灌气孔 T1 工件厚度
θ 夹角 S 间隔距离
H1 第一深度 H2 第二深度
W 预定宽度
具体实施方式
本发明为一种脆性材料的微振动辅助切割装置及方法，其包含装置及方法两部分。关于装置部分，参阅图5至图7，其第一实施例包括：一工件固定部10、一初始切割部20及一振动切割产生部30。
关于此工件固定部10，是用以固定一待切割且属于脆性材料的工件80，该工件80具有一预定的工件厚度T1及一工作平面81；
该初始切割部20，是用以在该工件80上产生相对移动并在该工作平面81上切割出一概呈V型断面且具有一第一深度H1的初始切沟82(如图9所示)；
该振动切割产生部30，具有一振动产生部31及一振动接触部32，该振动产生部31是用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体上垂直该工作平面81(参阅图11)，该振动切割产生部30与该初始切割部20间具有一间隔距离S，且该振动切割产生部30的振动接触部32的至少一部分是用以伸入该初始切沟82内，并接触该初始切沟82的V型断面，借由该预定频率的微量振动而使得该初始切沟82的第一深度H1加深为一第二深度H2进而断裂。
实际上，该初始切割部20为环形的轮刃部21，其具有一刃缘211及二斜面212；该二斜面212间的夹角θ为锐角(参阅图10)，其用以在该工件80上产生相对移动并在该工作平面81上切割出该初始切沟82(如图8及图9所示)。
该振动产生部31所产生预定频率的微量振动为超音波振动。
该第一深度H1是小于该工件厚度T1的十分之一。
该第二深度H2是为该第一深度H1的150％以上。
参阅图12至图14，是本发明的第二实施例，其与第一实施例的差异处，仅在于该初始切割部20是具有预定宽度W的激光，从图14显示，此激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，如此可于该工作平面81上切割出一概呈V型断面且具有一第一深度H1的初始切沟82。
参阅图15，关于本发明的一种脆性材料的微振动辅助切割方法，其第一实施例包括下列步骤：
一.准备步骤41：如图5所示，准备一工件固定部10、一初始切割部20及一振动切割产生部30；其中，该工件固定部10是用以固定一待切割且属于脆性材料的工件80，该工件80具有一工作平面81及一预定的工件厚度T1；该振动切割产生部30具有一振动产生部31及一振动接触部32；该振动产生部31用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体上垂直该工作平面81(参阅图11)；该振动切割产生部30与该初始切割部20间具有一间隔距离S(如图6及图7所示)；
二.初始切割步骤42：如图6所示，利用该初始切割部20在该工件80上产生相对移动(如图7至图10所示)，并在该工作平面81上切割出一概呈V型断面的初始切沟82，且该初始切沟82具有一第一深度H1；
三.沿缝振动步骤43：利用该振动切割产生部30的振动产生部31产生预定频率的微量振动(如图11所示)，且该振动接触部32的至少一部分是用以伸入该初始切沟82内，并接触该初始切沟82的V型断面(如图8所示)，借由该预定频率的微量振动使得该初始切沟82的第一深度H1变得更深而成为一第二深度H2；
四.完成步骤44：获得一较易断裂的工件80。
于该准备步骤41中，该初始切割部20为环形的轮刃部21，其具有一刃缘211及二斜面212；该二斜面212间的夹角θ为锐角(参阅图10)，其用以在该工件80上产生相对移动并在该工作平面81上切割出该初始切沟82(如图9所示)；该振动产生部31产生预定频率的微量振动为超音波振动。
于该初始切割步骤42中，该第一深度H1是小于该工件厚度T1的十分之一。
于该沿缝振动步骤43中，该第二深度H2为该第一深度H1的150％以上。
在该完成步骤44中，包括两种可能，第一种是该工件已经断裂，达到切割的目的。第二种可能是切沟的深度变深，但仍未断裂，此时，可再搭配后续的扳断作业或是等效的切断作业，由于此切沟的深度够深，因此在切割作业上也可顺利完成。
关于第二实施例的部分(参阅图12至图13)，其与第一实施例的差异处仅在于准备步骤41中，该初始切割部20为具有预定宽度W的激光，从图14显示，此激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，如此可于该工作平面81上切割出一概呈V型断面且具有一第一深度H1的初始切沟82。
综上所述，本发明的优点及功效可归纳为：
[1]可用于较硬及较厚的待切割工件。本发明是以轮刃部于工件上先切下具有第一深度的初始切沟，再以振动接触部对初始切沟的垂直方向产生预定频率的微量振动，借此使初始切沟的第一深度向工件内部加深约150％而成为一第二深度，如此，可轻易将较硬或是较厚的工件切开。
[2]可采用较小型的碳化钨或钻石刀轮。假设工件的厚度为2mm，而本发明只需在工件上切入0.2mm(只需切入十分之一)，故，可采用较小型的碳化钨或是钻石刀轮即可进行切割。
[3]结构简单、成本低。本发明只需设置简单的轮刃部与振动接触部，即可以先切入、后振动的方式，轻松达到切割工件的目的，故，结构简单、成本低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。
Claims (8)
1.一种脆性材料的微振动辅助切割装置，其特征在于，包括：
一工件固定部，用以固定一待切割且属于脆性材料的工件，该工件具有一预定的工件厚度及一工作平面；
一初始切割部，用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出一概呈V型断面且具有一第一深度的初始切沟；
一振动切割产生部，具有一振动产生部及一振动接触部；该振动产生部是用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体垂直该工作平面；该振动切割产生部与该初始切割部间具有一间隔距离，且该振动切割产生部的振动接触部的至少一部分是用以伸入该初始切沟内，并接触该初始切沟的V型断面，借由该预定频率的微量振动而使该初始切沟的第一深度加深为一第二深度，进而断裂。
2.根据权利要求1所述的脆性材料的微振动辅助切割装置，其特征在于：
所述初始切割部为环形的轮刃部，其具有一刃缘及二斜面；该二斜面间的夹角为锐角，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；
该振动产生部所产生预定频率的微量振动为超音波振动；
该第一深度是小于该工件厚度的十分之一；
该第二深度是该第一深度的150％以上。
3.根据权利要求1所述的脆性材料的微振动辅助切割装置，其特征在于：
所述初始切割部是具有预定宽度的激光，该激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；
所述振动产生部所产生预定频率的微量振动为超音波振动；
所述第一深度是小于该工件厚度的十分的一；
所述第二深度是该第一深度的150％以上。
4.一种脆性材料的微振动辅助切割方法，其包括下列步骤：
一.准备步骤：准备一工件固定部、一初始切割部及一振动切割产生部；其中，该工件固定部是用以固定一待切割且属于脆性材料的工件，该工件具有一工作平面及一预定的工件厚度；该振动切割产生部具有一振动产生部及一振动接触部；
该振动产生部用以产生预定频率的微量振动，且该微量振动的往复振动方向是大体垂直该工作平面，该振动切割产生部与该初始切割部间具有一间隔距离；
二.初始切割步骤：利用该初始切割部在该工件上产生相对移动，并在该工作平面上切割出一概呈V型断面的初始切沟，且该初始切沟具有一第一深度；
三.沿缝振动步骤：利用该振动切割产生部的振动产生部产生预定频率的微量振动，且该振动接触部的至少一部分是用以伸入该初始切沟内，并接触该初始切沟的V型断面，借由该预定频率的微量振动而使得该初始切沟的第一深度变得更深而成为一第二深度；
四.完成步骤：获得一较易断裂的工件。
5.根据权利要求4所述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其特征在于：所述准备步骤中：
该初始切割部为环形的轮刃部，其具有一刃缘及二斜面；该二斜面间的夹角为锐角，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；
该振动产生部产生预定频率的微量振动为超音波振动。
6.根据权利要求4所述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其特征在于：所述准备步骤中：
该初始切割部为具有预定宽度的激光，该激光呈中间最强，并渐渐朝两侧减弱的状态，其用以在该工件上产生相对移动并在该工作平面上切割出该初始切沟；
该振动产生部产生预定频率的微量振动为超音波振动。
7.根据权利要求4所述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其特征在于：所述初始切割步骤中，该第一深度是小于该工件厚度的十分之一。
8.根据权利要求4所述的脆性材料的微振动辅助切割方法，其特征在于：所述沿缝振动步骤中，所述第二深度为所述第一深度的150％以上。
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