CN102248613B - 轮保持具及其制造方法及使用轮保持具的刀轮保持机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可保持高旋转精度并使使用寿命延长的轮保持具及其制造方法。以加工具备配置为隔着槽(1)相对的左右的支持部(2)、贯通此左右的支持部(2)形成的圆柱体安装孔(5)、与此圆柱体安装孔(5)平行贯通设置的外罩安装孔(6)的金属制的保持具本体(3)的步骤；于此保持具本体(3)的圆柱体安装孔(5)安装由超硬材料构成的圆柱体(4)的步骤；通过使线放电加工机(8)的线(8a)通过前述外罩安装孔(6)并从外罩安装孔(6)移动至圆柱体(4)而于圆柱体(4)的轴心部以线放电加工加工销插入孔(9)的步骤；在前述槽(1)之间切除圆柱体(4)的中间部位以加工收纳刀轮(A)的间隙(10)的步骤制造轮保持具(W)。

Description

轮保持具及其制造方法及使用轮保持具的刀轮保持机构
技术领域
本发明是关于于对脆性材料基板使刀轮转动以进行刻划加工时保持刀轮的轮保持具(亦称为刀轮保持具)。
背景技术
一般于分断玻璃基板或陶瓷基板、半导体晶圆等时是通过于刻划装置的刻划头安装轮保持具并使使保持于此轮保持具的刀轮压接于脆性材料基板同时沿刻划预定线行进来形成刻划线。之后，通过沿形成的刻划线以折断杆等使弯曲来分断基板。
保持刀轮的轮保持具是于例如专利文献1记载。在于此文献显示的使用例是使于保持具的下部形成的轴承部(销插入孔)支持的轴(刀具销)于刀轮的轴孔插通。此刀轮要求高加工精度与长使用寿命，故使用于耐磨耗性优良的烧结钻石或超硬合金等超硬材料，进行精密的加工。此外，于轴(刀具销)亦多使用于耐磨耗性优良的超硬材料。
另一方面，于保持具的下部的轴承部是使用工具钢，若与超硬材料制的零件比较磨耗无法避免。刀轮的旋转支承部分，亦即，轴的外周面或刀轮的轴孔的内面部分亦会因重复的使用所导致的旋转摩擦而磨耗，即使以超硬材料形成刀轮及轴，最后还是会超过容许公差。若因磨耗而于保持具下部的轴承部或刀轮的轴孔与轴之间有间隙产生，刀轮的垂直度破坏而变为无法形成高精度的刻划线。
专利文献1：日本特开平9-188534号公报(图15等)
发明内容
发明欲解决的课题
针对上述问题，为了减少此种磨耗所导致的问题的产生，使用如图10所示的轮保持具。
此轮保持具是以通过连结螺栓20合体的左右一对的保持具构件21构成。于保持具构件21的下部是形成有配置刀轮A的空间，隔着此空间设有左右的支持部22。于左右的支持部22是设有以彼此的中心轴一致的方式于一直线上配置的刀具销插入孔23。此外，在支持部22的相对的内侧面于销插入孔23的开口部以硬焊贴有具备(比销插入孔23径稍大的)销孔24的超硬材料(烧结钻石或超硬合金)的环体25。于此等左右的环体25之间以超硬材料制作的刀轮A以轻微接触的状态配置并以刀具销26支持。
刀具销26亦以超硬材料制作，于左右的支持部22的销插入孔23插入并支持为贯通环体25的销孔24，其一端是以使一方的销插入孔23较细的部分(细径孔)27固定，另一端是于另一方的销插入孔23的外侧面以螺丝28支持的垫片(外罩)29阻塞而阻止拔脱。
如上述，通过使超硬材料制的环体25接触刀轮A的左右侧面，提高刀轮A的垂直度并抑制旋转支承部分的磨耗以图旋转精度的维持。此外，即使刀轮A的轴孔内面与刀具销26的外周面之间有磨耗所导致的间隙产生亦可维持刀轮A的垂直度，由此，可延长一次设定的刀轮的交换周期，亦可延长保持具本身的交换周期。
另外，交换刀轮A时是卸除垫片29，通过从于一方的销插入孔23的端形成的细径孔27的外部露出面将细径的棒材压入而将刀具销26推出，可取出刀轮A。
然而，上述的轮保持具的构造虽是于长期维持刀轮的旋转精度非常有效，但其构成上有制造步骤非常烦杂且加工成本升高的大问题。
图9(a)-(e)是显示该制造步骤者。于轮保持具的组装时，先如图9(a)、(b)所示，在左右分割的保持具构件21的支持部22的相对的内侧面于销插入孔23的开口部将形成有销孔24的超硬材料的环体25在使销插入孔23的轴心与销孔24的轴心一致的状态下以硬焊贴合。此作业是因环体25的外径(约3mm)或销插入孔23的径(约0.8mm)非常小且需要精度而有使硬焊面(销插入孔23的开口面)对外部露出的必要，因此，将轮保持具分割为二个保持具构件21。
其次，如图9(c)所示，使左右的保持具构件21合体并以螺栓20结合。此时，进行将左右的环体25的间隔L配合安装的刀轮A的宽度限制于容许公差内的调整。亦即，间隔L从容许公差超出时，卸除已锁紧的螺栓20而分割为左右的保持具构件21，研磨并调整于锁紧时保持具构件21彼此抵接的内侧面(左右的保持具构件21的接合面)后，再以螺栓20结合，确认间隔L的调整是否顺利完成。通常，重复此一连串的作业至间隔L进入容许公差内。
其次，如图9(d)所示，将销规30插通左右的销插入孔23及环体25的销孔24并确认真直度，完成图9(e)的轮保持具。
如上述，于轮保持具的制作有多加工步骤、调整步骤，且烦杂且麻烦的作业为必要，故有花费时间、制造成本高的课题。
此外，在上述的先前技术亦有如下的问题。亦即，只要成为环体25将销插入孔23阻塞一部分的状况便对刀具销26的旋转、磨耗、寿命有重大不良影响，故如图10所示，环体25的销孔24的径是形成为比销插入孔23稍大。其结果，从刀具销26支持的销插入孔23的开口端产生至刀具销26支持销插入孔23的点的距离(具体而言是相当于环体25的壁厚的距离)，在此部分刀具销26与环体25成为非接触，故于压接时于刀轮A有向上的力作用时，作用于刀具销26的力矩对应于此距离变大，成为使刀具销26的磨耗加速的要因。
针对上述问题，第一，本发明是以提供将制造步骤简化而可图成本的减少者，同时可保持做为刀轮的高旋转精度并使使用寿命延长的轮保持具及其制造方法为目的。
此外，第二，本发明是以提供可将因对应于环体25的壁厚而产生的力矩的影响而加速的刀具销的磨耗抑制为小的轮保持具及制造方法为目的。
解决课题的技术手段
为了解决上述课题而为的本发明的轮保持具的制造方法由加工具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔的金属制的保持具本体的步骤；于此保持具本体的圆柱体安装孔安装由超硬材料构成的圆柱体的步骤；通过使线放电加工机的线通过前述外罩安装孔并从外罩安装孔移动至圆柱体而于圆柱体的轴心部以线放电加工加工销插入孔的步骤；在前述槽之间切除圆柱体的中间部位以加工收纳刀轮的间隙的步骤构成。
在此，所谓线放电加工是指以细线为工具电极，通过使此线以描绘2维的轮廓形状的方式移动，以放电热溶融材料而如线锯挖穿轮廓加工的方法。线放电加工是只要被加工物为导电性的材料即可加工，故可适用于工具钢等金属制保持具本体的精密加工。
所谓超硬材料，具体而言是指烧结钻石或超硬合金。此等是于耐磨耗性优良的材料。
发明的效果
本发明的轮保持具的制造方法中，将圆柱体的中间部位(于槽露出的部分)切除后形成的左右的圆柱体的销插入孔是以线放电加工机的一条线同时加工，故可彻底形成于一直线上，可提高左右的销插入孔的真直度等加工精度，以于此销插入孔插入的刀具销轴支的刀轮的旋转精度提升，可抑制旋转支承部分的磨耗。
此外，将销插入孔线放电加工时的线移动轨迹是从外罩安装孔导入者，故于圆柱体的下面(底面)不形成线导入轨迹所导致的狭缝，因此，可防止于划线加工时玻璃屑等微细的粉体的侵入。此外，承载刀具销的销插入孔涵盖以超硬材料制的圆柱体全长形成为长，故以圆柱体全体大致均匀承受荷重，安定保持插入的刀具销，可使耐荷重性更加提升。
进而，没有相当于环体的零件，从刀具销于圆柱体支持的点至刀具销支持刀轮的点的距离小至可忽视，故使磨耗加速的力矩几乎不会产生。
上述制造方法中，外罩安装孔于圆柱体安装孔的上方形成，使线放电加工机的线的移动轨迹为使弯曲为从外罩安装孔至避开圆柱体安装孔的上面的位置的轨迹亦可。
于于圆柱体加工的销插入孔残留的线导入槽不于销插入孔的上面形成，因此，作用于于销插入孔插入的刀具销的荷重可以销插入孔的无凹凸的平滑的上面承受，可抑制耐磨耗性或耐荷重性的劣化。
上述制造方法中，包含以线放电加工加工保持具本体的下部的外形轮廓的步骤亦可。
在此，下部的外形轮廓虽不特别限定，但配合使用的刀轮的径并将轮廓形成为刀轮的刃面容易观察较理想。例如，使销插入孔的下方紧贴处的附近为水平面，从水平面的端至保持具本体的端使为倾斜面亦可。
通过将此种外形轮廓以线放电加工进行，于将销插入孔以线放电加工加工的前或后可连续加工，故可有效率地加工。
解决其它课题的手段及效果
此外，从其它观点而为的本发明的轮保持具是通过以上述的制造方法形成，于具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔的金属制的保持具本体的圆柱体安装孔涵盖左右的支持部安装超硬材料制的圆柱体，通过使线放电加工机的线从外罩安装孔移动至圆柱体加工有贯通圆柱体的轴心的销插入孔，进而，在前述槽之间切除圆柱体的中间部位而形成有收纳刀轮的间隙。
根据此轮保持具，左右的支持部为一体构造故可减少零件数目且将圆柱体的中间部位切除后的左右的圆柱体的销插入孔是通过线放电加工左右同时加工，故可于一直线上正确地形成而可提高真直度等加工精度。此外，承载刀具销的销插入孔涵盖以超硬材料制的圆柱体全长形成为长，故以圆柱体全体大致均匀承受荷重，安定保持插入的刀具销，可使耐荷重性更加提升。
进而，没有相当于环体的零件，从刀具销于圆柱体支持的点至刀具销支持刀轮的点的距离小至可忽视，故使磨耗加速的力矩几乎不会产生。
此外，于圆柱体的下面没有狭缝，因此，可防止于划线加工时玻璃屑等微细的粉体的侵入。
于上述的轮保持具中，前述外罩安装孔于圆柱体安装孔的上方形成，使线放电加工机的线的移动轨迹为使弯曲为从外罩安装孔至避开圆柱体安装孔的上面的位置的轨迹较理想。
如此，于于圆柱体加工的销插入孔残留的线导入槽不于销插入孔的上面形成，因此，作用于于销插入孔插入的刀具销的荷重可以销插入孔的无凹凸的平滑的上面承受，可抑制耐磨耗性或耐荷重性的劣化。
于上述的轮保持具中，前述保持具本体的下部侧是加工为形成圆柱体的下部侧的一部分露出的水平面亦可。
如此，销插入孔与轮保持具的最下面的水平面的距离缩短，故即使为安装有小刀轮的场合亦可刻划。
此外，从其它观点而为的本发明的刀轮保持机构是由刀轮与保持前述刀轮的轮保持具构成，其特征在于：前述轮保持具是于具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔的金属制的保持具本体的圆柱体安装孔涵盖左右的支持部安装超硬材料制的圆柱体，通过使线放电加工机的线从外罩安装孔移动至圆柱体加工有贯通圆柱体的轴心的销插入孔，进而，在前述槽之间切除圆柱体的中间部位而形成有收纳刀轮的间隙；前述刀轮是配置于前述轮保持具的间隙；于前述圆柱体的销插入孔插通超硬材料制的刀具销，在刀轮在前述槽内接触左右的圆柱体的端面的状态下以刀具销支持；进而，通过于左右的支持构件的外侧面支持于前述外罩安装孔的外罩，刀具销的两端部阻塞而阻止刀具销的拔脱且通过线放电加工时的线移动形成的槽隐藏。
根据此轮保持机构，除上述的轮保持具的特征外，通过于左右的支持构件的外侧面支持于前述外罩安装孔的外罩，刀具销的两端部阻塞而阻止刀具销的拔脱且藉由线放电加工时的线移动形成的槽隐藏，故可完全防止玻璃屑等微细粉末侵入通过线放电加工时的线移动形成的槽。此外，于欲交换刀轮时，通过卸除外罩并拔取刀具销可容易进行。
附图说明
图1为显示本发明的轮保持具的一实施形态的立体图。
图2为显示本发明的轮保持具的制造步骤的第1阶段的立体图。
图3为显示本发明的轮保持具的制造步骤的第2阶段的立体图。
图4为显示在上述第2阶段的步骤的线放电加工的线轨迹的扩大俯视图。
图5为显示本发明的轮保持具的制造步骤的第3阶段的立体图。
图6为显示在上述第3阶段的步骤的线放电加工的线轨迹的扩大俯视图。
图7为阶段性显示本发明的轮保持具的制造步骤的剖面图。
图8为显示于本发明的轮保持具安装有刀轮的刀轮保持机构的立体图。
图9为阶段性显示以往的轮保持具的制造步骤的剖面图。
图10为显示安装有刀轮的以往的轮保持具的剖面图。
符号说明
Figure BSA00000498353400071
具体实施方式
以下，基于显示其实施形态的图面详细说明本发明的细节，其中：
图1为显示以本发明的制造方法制造的轮保持具W的立体图，以后述的图7(d)显示其剖面图。此轮保持具W具备于下部具有后述的收纳刀轮A的向下开口的槽1、设有隔着槽1相对的左右的支持部2的保持具本体3。于支持部2以贯通支持部2的方式安装有由超硬材料(烧结钻石或超硬合金)构成的圆柱体4(一部分切除)。此外，于圆柱体4的轴心部通过线放电加工加工有销插入孔9。
以下基于图2-图7说明本发明的制造方法的步骤。
首先，如图2及图7(a)所示，于下部形成收纳刀轮A的向下开口的槽1，制作具备隔着前述槽1相对的左右的支持部2的工具钢等金属制的保持具本体3。于此保持具本体3是事先加工有贯通左右的支持部2的圆柱体安装孔5、于内面施有螺纹的外罩安装孔6、将轮保持具W安装于刻划装置的刻划头(不图标)的安装孔7。另外，外罩安装孔6是为使能以后述的外罩14隐藏销插入孔9(参照图8)而于圆柱体安装孔5的附近形成。较理想是为了使即使固定外罩14的螺丝松弛时亦因外罩14的重心位置与自重的关系而来到隐藏销插入孔9的位置而于圆柱体安装孔5的上方形成。
其次，如图7(b)所示，在将由超硬材料构成的圆柱体4插入保持具本体3的圆柱体安装孔5后，以硬焊固定。
此后，将保持具本体3如图3所示横载置于平台上，通过使线放电加工机8的线8a沿以图3及图4显示的轨迹R行进，将保持具本体3的下部的外形轮廓加工为既定的形状。另外，此加工并不限于线放电加工手段，亦可以其它切削用工作机械加工。加工的外形轮廓的形状亦不特别限定，但除去不要部分而刃前缘容易观察的形状较理想。在使用的刀轮的轮径小的场合是配合径切除圆柱体4的下侧的一部分而于圆柱体4的下侧形成水平面。
其次，如图5及图6所示，通过使线放电加工机8的线8a通过外罩安装孔6并从外罩安装孔6至圆柱体4沿着沿箭头的轨迹R移动而于圆柱体4的轴心部加工销插入孔9，使成为图7(c)的状态。
此时，将线放电加工机8的线8a的移动轨迹R如图6所示弯曲形成为从外罩安装孔6至避开圆柱体4的上面的位置。由此，于于圆柱体加工的销插入孔6残留的线导入槽不于销插入孔6的上面形成，故成为平滑的上面。因此，如后述，刀具销12插入销插入孔6时的作用于刀具销12的荷重可以销插入孔6的平滑的上面承受，可抑制耐磨耗性或耐荷重性的劣化。
此后，通过在槽1之间将横断槽1的圆柱体4的中间部位以配合刀轮A的宽度的厚度的钻石刀具等切除以加工收纳刀轮A的间隙10，制作如图7(d)及图1所示的轮保持具W。在此加工虽必须将间隙10的宽度限制于对应于刀轮A的宽度的容许公差内，但是加工圆柱体4，且只要直接以间隙规等测量间隙的间隔同时加工即可，故调整作业可简单进行。
如上述可得的轮保持具W的左右的销插入孔9是以线放电加工机8的一条线8a左右同时加工，故可于一直线上正确地形成而可提高左右的销插入孔9的真直度等加工精度。另外，承载刀具销12的销插入孔9涵盖以超硬材料制的圆柱体4全长形成为长，故可使与插入的刀具销12的耐磨耗性或耐荷重性更加提升。此外，于圆柱体4的下面(底面)不形成在线放电加工的线导入轨迹所导致的狭缝，故可防止于划线加工时玻璃屑等微细粉末的侵入。
制作的轮保持具W是如图7(e)所示，通过于左右的圆柱体4的间隙10配置以超硬材料制作的刀轮A并于圆柱体4的销插入孔9及刀轮A的销孔11插通超硬材料制的刀具销12来轴支刀轮A。间隙10的尺寸设定为此时分断的左右的圆柱体4的端面几乎接触刀轮A的左右侧面。
之后，如图8所示，在左右的支持构件2的外侧面使以螺丝13安装有外罩14的刀轮保持机构C完成。由此，阻塞刀具销12的两端部而阻止刀具销的拔脱。同时，隐藏通过线放电加工时的线移动形成的轨迹(槽)，可防止从此处的玻璃屑等微细粉末的侵入。此外，于欲交换刀轮A时，通过卸除外罩14并拔取刀具销12可容易进行。
此外，刀轮A的侧面于左右的圆柱体4的端面接触支持，故刀轮A的垂直度提高，可抑制旋转支承部分的磨耗。此外，即使刀轮A的轴孔内面与刀具销12的外周面之间有磨耗所导致的间隙产生亦可维持刀轮A的垂直度，可延长刀轮A的使用寿命。
以上虽已针对本发明的代表性的实施例说明，但本发明并非必须受限于特定于上述的实施形态，可在达成其目的且不超出权利要求范围的范围内适当修正、变更。
例如，通过使圆柱体安装孔5及圆柱体4的径小，不将保持具本体3的下部的外形轮廓以线放电加工等切除便可安装小刀轮。
产业上的可利用性
本发明可适用于于玻璃基板或陶瓷基板、半导体晶圆等脆性材料基板形成刻划线时使用的保持刀轮的轮保持具及其制造方法。

Claims (7)

1.一种轮保持具的制造方法，由加工具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔的金属制的保持具本体的步骤；
于此保持具本体的圆柱体安装孔安装由超硬材料构成的圆柱体的步骤；
通过使线放电加工机的线通过前述外罩安装孔并从外罩安装孔移动至圆柱体而于圆柱体的轴心部以线放电加工加工销插入孔的步骤；
在前述槽之间切除圆柱体的中间部位以加工收纳刀轮的间隙的步骤构成。
2.如权利要求1记载的轮保持具的制造方法，其中，外罩安装孔于圆柱体安装孔的上方形成，使线放电加工机的线的移动轨迹成为弯曲为从外罩安装孔至避开圆柱体安装孔的上面的位置的轨迹。
3.如权利要求1或2记载的轮保持具的制造方法，其中，包含以线放电加工方式加工保持具本体的下部的外形轮廓的步骤。
4.一种轮保持具，其金属制的保持具本体具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔，前述轮保持具是在前述金属制的保持具本体的前述圆柱体安装孔以涵盖前述左右的支持部的方式安装超硬材料制的圆柱体，通过使线放电加工机的线从外罩安装孔移动至圆柱体加工有贯通圆柱体的轴心的销插入孔，进而，在前述槽之间切除圆柱体的中间部位而形成有收纳刀轮的间隙。
5.如权利要求4记载的轮保持具，其中，前述外罩安装孔于圆柱体安装孔的上方形成，使线放电加工机的线的移动轨迹成为弯曲为从外罩安装孔至避开圆柱体安装孔的上面的位置的轨迹。
6.如权利要求4或5记载的轮保持具，其中，前述保持具本体的下部侧是加工为形成圆柱体的下部侧的一部分露出的水平面。
7.一种刀轮保持机构，由刀轮与保持前述刀轮的轮保持具构成，其特征在于：
前述轮保持具于金属制的保持具本体具备收纳刀轮的向下开口的槽、配置为隔着前述槽相对的左右的支持部、贯通此左右的支持部形成的圆柱体安装孔、与此圆柱体安装孔平行贯通设置的外罩安装孔，前述轮保持具是在前述金属制的保持具本体的前述圆柱体安装孔以涵盖前述左右的支持部的方式安装超硬材料制的圆柱体，通过使线放电加工机的线从外罩安装孔移动至圆柱体加工有贯通圆柱体的轴心的销插入孔，进而，在前述槽之间切除圆柱体的中间部位而形成有收纳刀轮的间隙；
前述刀轮配置于前述轮保持具的间隙；
于前述圆柱体的销插入孔插通超硬材料制的刀具销，在刀轮在前述槽内接触左右的圆柱体的端面的状态下以刀具销支持；
进而，通过于左右的支持构件的外侧面支持于前述外罩安装孔的外罩，阻塞刀具销的两端部而阻止刀具销的拔脱且隐藏由线放电加工时的线移动形成的槽。
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