CN104227853A - 刀轮保持具单元、刀轮保持具、销、刀轮及基板加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可不使刀轮晃动地予以保持的刀轮保持具。本发明的刀轮保持具是由刀轮、及借由插通于轴插通孔的轮轴而保持刀轮的刀轮保持具所构成，刀轮保持具的保持具本体具有具备夹着沟槽并相对的面的左右支持部，于该支持部，通过安装孔而安装有轮轴，轮轴由细径部、锥形部、及大径部所形成，细径部的周面可滑动接触地嵌合于轴插通孔，于在刀轮的一侧面开口的轴插通孔的缘部设置有导引面，在轮轴的锥形部与该导引面接触、且刀轮的与导引面相反侧的侧面与一支持构件的面接触的状态下，刀轮可旋转地被支持于轮轴。

Description

刀轮保持具单元、刀轮保持具、销、刀轮及基板加工装置

技术领域

本发明涉及一种于外周棱线部具有刀尖的圆板状的刀轮(亦称为切割刀轮或刻划轮)、保持该刀轮的销、保持销的刀轮保持具、及由刀轮保持具、刀轮及销所构成的刀轮保持具单元、以及使用该刀轮保持具单元的基板加工装置。

此种刀轮保持具(刀轮保持具单元)是用于借由使刀轮一边压抵于载置在平台上的基板的表面一边转动，而对上述基板进行刻划加工的基板加工装置等。

背景技术

现有习知有于由玻璃、硅、陶瓷、半导体等脆性材料所构成的基板或贴合基板(以下简称为“基板”)的表面，使用刀轮形成刻划线的基板加工装置(例如参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

此种基板加工装置，具备有可移动地安装于装置的框架的刻划头，且于刻划头，通过保持具接头而设置有保持刀轮的刀轮保持具。

图7(a)和图7(b)表示专利文献3等中所揭示的现有习知的刀轮保持具的图式，图7(a)是侧视图，图7(b)是剖面图。

该刀轮保持具21，具备大致圆柱状的保持具本体22、及于保持具本体22的下端夹着刀轮安装用的沟槽23并平行地形成的左右一对支持部24、24。于该等支持部24、24之间的沟槽23，通过轮轴(销)25而旋转自如地安装有刀轮26。

于刀轮26的侧面与左右支持部24、24的面之间确保有微小的间隙，例如于刀轮26的直径为1.0～3.0mm的情形时，该间隙为5～35μm左右。借此，容许刀轮自由旋转，而另一方面，刀轮可往轮轴25的轴方向自由移动间隙的尺寸。因此，恐存在有产生如下等弊端的情况：刀轮左右晃动而使刀轮的旋转位置不稳定，从而于刻划时从所需的刻划线的形成位置偏移。

刀轮晃动，可借由将上述间隙于允许刀轮的自由旋转的范围内减小至极限而解决，但存在有实质上难以对较小的刀轮或刀轮保持具的支持部进行高度的精密加工，即使可进行加工，成本亦会变得非常高等问题。

为解决此种问题，申请人于专利文献3中提出：于上述刀轮保持具的轮轴25的外周面设置有如图8(a)和图8(b)所示的螺旋状的沟槽25a的刀轮、或者如图9(a)和图9(b)所示的轮轴25本身为锥状的刀轮。

据此，于轮轴周面旋转的刀轮26往螺旋状沟槽的螺进方向、或者锥面的倾斜下位方向移动而于接触一支持部24的面24a的位置旋转，从而可使刀轮26始终于固定位置旋转。

专利文献1：国际公开WO2007/063979号公报

专利文献2：日本特开2011-218815号公报

专利文献3：日本特开2012-000995号公报

发明内容

然而，已确知专利文献3的手段存在有如下问题。

亦即，图8(a)和图8(b)所示的具有螺旋状沟槽的轮轴25中，若螺旋状沟槽25a过浅，则无法使刀轮26借由旋转摩擦力往螺进方向移动。因此，必须将螺旋状沟槽25a设为足以使刀轮26借由旋转摩擦力而移动的螺旋沟槽的深度(谷山)，但存在有如下等问题：若使沟槽较深，则必须使用较细的销，于此情形时，轴强度变得容易劣化。

此外，图9(a)和图9(b)所示的锥状的轮轴25中，如图9(b)所示，旋转中的刀轮26始终以线接触的方式与轮轴25的外周面接触，以致于负载集中地施加于该线接触部分。因此，若线接触部分的磨耗持续，则变得难以准确地确定刀轮26的旋转位置。

进而，于专利文献3的手段中，均是刀轮随着刀轮的旋转而移动，因此存在有从刻划开始至刀轮与保持具的侧面抵接为止的短时间内刻划线蜿蜒的情形。

对此，本发明有鉴于上述课题，目的在于提供一种能够以从刻划的开始时点起不产生刀轮晃动的方式进行保持的刀轮保持具。

为解决上述课题，本发明中采用如下技术手段。亦即，本发明的刀轮保持具单元成为如下的构成：由于外周棱线部具有刀尖且于中心具有轴插通孔的圆板状的刀轮、插通于该轴插通孔的轮轴、及借由支持该轮轴而保持该刀轮的刀轮保持具所构成；该刀轮保持具的保持具本体，具有具备夹着配置该刀轮的沟槽并相互相对的面的左右一对支持部，于该支持部通过安装孔而安装有该轮轴。

该轮轴，由细径部、与该细径部相连的锥形部、及与该锥形部相连的大径部所形成，且形成为该细径部的周面可滑动接触地嵌合于该刀轮的轴插通孔。

而且，于在该刀轮的一侧面开口的该轴插通孔的缘部，设置有向外侧扩开的导引面，在该轮轴的锥形部与该导引面接触、且位于刀轮的与该导引面相反侧的侧面与一支持构件的面接触的状态下，刀轮可旋转地被支持于该轮轴。

设置于上述刀轮的轴插通孔的一端开口缘的导引面可为直线状的倾斜面，亦可为凸圆弧面。此外，轮轴的锥形部不限于直线状的倾斜面，亦可为平缓地凸起的圆弧面。

根据本发明，在轮轴的锥形部抵接于刀轮的导引面、且刀轮的一侧面与支持构件的面接触的状态下，刀轮可旋转地被支持于轮轴。因此，刀轮被定位于一支持构件的面与轮轴的锥形部之间，可于无晃动的状态下旋转。借此，可于刻划时沿所规定的刻划预定线精度佳地刻划。此外，轮轴的细径部的周面以面接触的方式可滑动接触地嵌合于刀轮的轴插通孔，因此具有可使刀轮绕轮轴以稳定的状态顺畅地旋转等效果。

于上述发明中，较佳为：该轮轴的该细径部与该刀轮的轴插通孔内周面的滑动接触部分，设为刀轮厚度的一半以上。

借此，可进一步提高刀轮的旋转稳定性及顺畅性。

于上述发明中，较佳为：借由以挡板封堵该轮轴的大径部的外端所在的一安装孔，而保持该轮轴的安装状态。

借此，可将轮轴固定于支持部并保持刀轮已被定位的状态，并且可阻止轮轴从安装孔脱离。

附图说明

图1表示本发明刀轮保持具单元的一例的立体图。

图2表示刀轮保持具单元安装于保持具接头状态的一部分剖面图。

图3(a)和图3(b)表示刀轮保持具的刀轮安装部分的分解图以及剖面图。

图4表示刀轮保持具单元的刀轮导引面的另一实施例的剖面图。

图5(a)和图5(b)表示图4又一实施例的剖面图。

图6(a)～图6(e)表示刀轮保持具单元中的轮轴的固定例的剖面图。

图7(a)和图7(b)表示现有习知的刀轮保持具的侧视图以及剖面图。

图8(a)和图8(b)表示现有习知的刀轮保持具的轮轴部分的一例的说明图。

图9(a)和图9(b)表示图8(a)和图8(b)另一例的说明图。

A：刀轮保持具单元

1：轴插通孔

1a：导引面

2：刀轮

3：轮轴

3a：细径部

3b：锥形部

3c：大径部

4：保持具本体

4A：刀轮保持具

5：沟槽

6、7：支持部

8、9：安装孔

10：挡板

具体实施方式

以下，针对本发明的刀轮保持具单元进行说明。图1表示实施本发明刀轮保持具单元的一实施例的立体图，图2表示将刀轮保持具单元安装于设置在基板加工装置的刻划头的保持具接头状态的一部分剖面图，图3(a)和图3(b)表示刀轮保持具单元中的刀轮的安装部分的分解图以及剖面图。

刀轮保持具单元A，由于外周棱线部具有刀尖且于中心具有轴插通孔1的圆板状的刀轮2、借由插通于轴插通孔1的轮轴3而保持刀轮2的刀轮保持具4A、及轮轴3所构成。刀轮2以及轮轴3，较佳为由超硬合金或烧结钻石(金刚石)等工具特性优异的材料形成。

刀轮保持具4A的保持具本体4，具有左右一对支持部6、7，该些左右一对支持部6、7具备有夹着配置刀轮2的沟槽5并相互相对的平坦面6a、7a。于该支持部6、7同轴地形成有内径不同的安装孔，通过该些安装孔而安装有上述轮轴3。于本实施例中，于支持部6形成有细径安装孔8，于支持部7形成有内径大于细径安装孔8的大径安装孔9。细径安装孔8、大径安装孔9分别对应于下述轮轴3的细径部3a、大径部3c而决定直径。

轮轴3形成为圆柱体，且由细径部3a、与细径部3a相连的锥形部3b、及与锥形部3b相连的大径部3c所形成。而且，形成为：细径部3a的周面以面接触方式可滑动接触地嵌合于刀轮2的轴插通孔1与细径安装孔8的内径，且大径部3c与大径安装孔9以面接触方式可滑动接触地嵌合。该轴插通孔1的滑动接触部分的宽度L，较佳为设为刀轮2的厚度的一半以上。将刀轮压抵于基板时所施加的负载，能够于宽度L部分均等地分散而不会成为集中负载，因此可减少轮轴3的局部性的磨耗。而且，刀轮2可绕轮轴3以稳定的状态顺畅地旋转。另外，锥形部3b的形状不限于如图标般的直线，亦可为平缓地凸起的曲面。

在刀轮2一侧面开口的轴插通孔1的缘部，设置有往外侧扩开的导引面1a。轮轴3的锥形部3b抵接于该导引面1a，且位于刀轮2的与导引面1a相反侧的侧面2a，与一支持构件6的面6a隔开微小的间隙，于此状态下，刀轮2可旋转地被支持于轮轴3。借此，刀轮2于无晃动状态下被定位，而能够始终于固定位置旋转。根据沟槽5的宽度与刀轮2的厚度的公差，会产生最大35μm的间隙，但借由将轮轴3的锥形部3b抵接于导引面1a，可将该间隙设为最大15μm左右。另外，于将刀轮2完全地压抵于面6a而使间隙成为0的情形时，有阻碍刀轮2顺畅旋转的缺陷，因此较佳为确保1～5μm左右。

另外，导引面1a由于只要可与轮轴3的锥形部3b接触而实现刀轮2的定位即可，因此不限于如图3(a)和图3(b)所示的直线，亦可形成为如图4所示的凸圆弧面。此外，于导引面1a为直线的倾斜面的情形时，其倾斜角度既可如图3(b)所示般大于轮轴3的锥形部3b的倾斜角度，亦可如图5(a)所示般与轮轴3的锥形部3b的倾斜角度相同，亦可如图5(b)所示般小于轮轴3的锥形部3b的倾斜角度。该些角度是根据刀轮及轮轴的素材或表面粗糙度等而适当调整。于导引面1a及锥形部3b均为直线且倾斜角度相等的情形时成为面接触且旋转阻力相对变高，但可使负载分散。此外，于使各者形成为凸圆弧面的情形或倾斜角度不同的情形时成为线接触，虽可降低旋转阻力，但于接触部分容易引起磨耗。于任一种情形时，均可借由使轮轴3的锥形部3b抵接于导引面1a而实现上述刀轮2的定位。

此外，导引面1a形成于刀轮2的一侧面即可，但亦可形成于两侧面。

如图3(a)和图3(b)所示，于刀轮保持具单元A的组装中，轮轴3是从细径部插入至保持具本体4的大径安装孔9，贯通沟槽5内的刀轮2的轴插通孔1，将细径部3a保持于细径安装孔8，将大径部3c保持于大径安装孔9内。而且，为维持上述刀轮2已被定位的安装状态，必须固定于支持构件。因此，于本实施例中，如图6(a)所示，于刀轮保持具4A设置挡板10与螺丝11，以轮轴3的大径部3c的外端位于从支持部7的大径安装孔9稍靠内部的方式安装，且从支持部7外面以挡板10抵住并封堵该大径安装孔9。挡板10借由螺丝11而固定于保持具本体4。借此，能够将轮轴3保持于支持部7，保持刀轮2已被定位的状态，并且轮轴3于安装孔9内以微小的间隙固定，不会有刀轮2压抵于面6a而妨碍旋转的情况，且能够阻止轮轴3从安装孔9脱离。

另外，轮轴3的固定手段，不限于上述实施例，亦可借由下述方法安装。

(变形例1)

于变形例1中，如图6(b)所示，以轮轴3的大径部3c的外端位于从支持部7的大径安装孔9稍靠内部的方式安装，且借由从支持部7外面对该大径安装孔9铆接2～4处左右而形成爪片15。借由该爪片15保持轮轴3。于本变形例中，借由设成使刀轮2及轮轴3与刀轮保持具成为一体的刀轮保持具单元，而可于更换刀轮2时连同刀轮保持具单元一起进行更换。

(变形例2)

于变形例2中，如图6(c)所示，以轮轴3的大径部3c的外端位于从支持部7的大径安装孔9靠内部的方式安装，进一步将挡板10a插入至大径安装孔9内。而且，借由从支持部7外面对该大径安装孔9连同挡板一起铆接2～4处左右而形成爪片15以保持轮轴3。于轮轴3随着刀轮2旋转而旋转的情形时，亦与挡板10a抵接而不会直接接触铆接的部分，因此能够将轮轴3更牢固地保持于安装孔9内。

(变形例3)

于变形例3中，如图6(d)所示，以轮轴3的大径部3c的外端位于从支持部7的大径安装孔9靠内部的方式安装，将特定厚度的海绵、橡胶或弹簧等弹性体16插入至大径部3c外侧。继而，自支持部7外表面以挡板10抵住而封堵该大径安装孔9。挡板10借由螺丝11而固定于保持具本体4。于本变形例中，借由弹性体16的弹性力，可保持刀轮2而不使其过度压抵于面6a。再者，即便挡板10如变形例2般铆接而固定，亦可获得同样的效果。

(变形例4)

于变形例4中，如图6(e)所示，亦可使轮轴3的大径部3c的外端较支持部7的外面略微突出，利用由板弹簧等弹性体形成的挡板10b弹性地压抵轮轴3的突出端面。挡板10b借由螺丝11而固定于保持具本体4。于该情形时，亦借由挡板10b的弹性力，能够不使刀轮2过度压抵于面6a而保持刀轮2。

另外，作为轮轴3的固着手段，除上述方法以外，亦可例如于大径部3c的外周面以及大径安装孔9的内面设置螺杆并借由螺合手段安装，或者利用接着剂固着。

如图1、2所示，保持具本体4的上部形成有用以将刀轮保持具单元A安装于保持具接头13的安装部12。保持具接头13，组装于起初所述的基板加工装置的刻划头14。

保持具本体4的安装部12由磁性金属形成，借由切去安装部12的一部分而形成有垂直的平面部12a与倾斜面12b。

保持具接头13于上部具备有轴承13a，下部成为保持刀轮保持具单元A的保持部13b。于保持部13b，设置有朝向下方开口的剖面大致圆形的开口部13c，于其内侧里部安装有磁铁13d。进一步地，于开口部13c的内部，设置有平行销13e，该平行销13e于与开口部的轴心隔开的部位沿与该轴心正交的方向延伸。该平行销13e以如下方式定位：于将刀轮保持具单元A插入至开口部13c时，与保持具本体4的倾斜面12b接触而使刀轮保持具单元A的方向或姿势固定。

于将刀轮保持具单元A安装于保持具接头13时，以将刀轮保持具单元A从该安装部12插入至保持具接头13的开口部13c的方式进行。一旦将安装部12插入至保持具接头13的开口部13c，则平行销13e与刀轮保持具单元A的倾斜面12b接触，并且刀轮保持具单元A的上端部被磁吸附于磁铁13d而保持。借此，可于刀轮保持具单元A的姿势自动地朝向一定方向的状态下将刀轮保持具单元A安装于保持具接头13。

如上所述，本发明的刀轮保持具单元A中，在轮轴3的锥形部3b与刀轮2的导引面1a抵接、且刀轮2的侧面2a与支持构件6的面6a接触的状态下，刀轮2可旋转地被支持于轮轴3。因此，将刀轮2夹于一支持构件6的面6a与轮轴3的锥形部3b之间而定位，从而可于无晃动状态下旋转。借此，可于刻划时沿所规定的刻划预定线准确地刻划。

此外，轮轴3的细径部3a的周面以面接触的方式可滑动接触地嵌合于刀轮2的轴插通孔1，因此能够使刀轮2绕轮轴3以稳定的状态顺畅地旋转。

以上，虽已针对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明并不一定要特定于上述实施形态。例如，将刀轮保持具单元A安装于基板加工装置的刻划头的部分的构成并不限定于上述实施例，亦可为借由螺固件等将刀轮保持具直接安装于刻划头等的形态。此外，并不限定于如上述实施例的基板加工装置，例如亦可设为如下的手持式切割器：于刀轮保持具或安装有刀轮保持具的保持具接头安装柄，使用者握持该柄并使其移动，借此加工脆性材料基板。此外，在本发明中，可于达成该目的、不脱离权利要求范围内进行适当修正、变更。

本发明可应用于在陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板加工刻划线或进行切断时所使用的刀轮的保持具。

Claims (11)

1.一种刀轮保持具单元，其特征在于是由于外周棱线部具有刀尖且于中心具有轴插通孔的圆板状的刀轮、插通于该轴插通孔的轮轴、及借由支持该轮轴而保持该刀轮的刀轮保持具所构成；

该刀轮保持具的保持具本体，具有具备夹着配置该刀轮的沟槽并相互相对的面的左右一对支持部，于该支持部通过安装孔而安装有该轮轴；

该轮轴，由细径部、与该细径部相连的锥形部、及与该锥形部相连的大径部所形成，且形成为该细径部的周面可滑动接触地嵌合于该刀轮的轴插通孔；

于在该刀轮的一侧面开口的该轴插通孔的缘部，设置有向外侧扩开的导引面，在该轮轴的锥形部与该导引面接触、且位于刀轮的与该导引面相反侧的侧面与一支持构件的面接触的状态下，刀轮可旋转地被支持于该轮轴。

2.如权利要求1所述的刀轮保持具单元，其特征在于该轮轴的该细径部与该刀轮的轴插通孔内周面的滑动接触部分，是刀轮厚度的一半以上。

3.如权利要求1或2所述的刀轮保持具单元，其特征在于该刀轮的轴插通孔的该导引面是直线状的倾斜面。

4.如权利要求1或2所述的刀轮保持具单元，其特征在于该刀轮的轴插通孔的该导引面是凸圆弧面。

5.如权利要求1或2所述的刀轮保持具单元，其特征在于其借由以挡板封堵该轮轴的大径部的外端所在的一安装孔，而保持该轮轴的安装状态。

6.一种刀轮保持具，保持刀轮；其特征在于：

该刀轮保持具的保持具本体，具有具备夹着配置该刀轮的沟槽并相互相对的面的左右一对支持部，于该支持部设置有安装轮轴的安装孔；

该安装孔，由细径安装孔及大径安装孔所形成，该细径安装孔形成于支持部之一，该大径安装孔与该细径安装孔同轴地形成于支持部之另一，且内径大于该细径安装孔。

7.如权利要求6所述的刀轮保持具，其特征在于其具有封堵该保持具本体的该大径安装孔的挡板。

8.一种销，插通于刀轮的轴插通孔，其特征在于其具有细径部、与该细径部相连的锥形部、及与该锥形部相连的大径部。

9.一种刀轮，是圆板状，于外周棱线部具有刀尖且于中心具有轴插通孔，其特征在于：

于在该刀轮的一侧面开口的该轴插通孔的缘部，设置有向外侧扩开的导引面。

10.一种基板加工装置，借由使刀轮一边压抵于载置在平台上的脆性材料基板的表面、一边转动，而对该脆性材料基板进行刻划加工，其特征在于：

于组装于刻划头的保持具接头，安装有权利要求1至4中任一权利要求所述的刀轮保持具单元。

11.一种基板加工装置，其特征在于：于权利要求1至4中任一权利要求所述的刀轮保持具单元安装有柄。