JP2007152936A - 脆性材料用のホイールカッター - Google Patents

Abstract

【課題】リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが発生し難い脆性材料用のホ
イールカッターを提供しようとするもの。
【解決手段】リブマークを形成すべき刃部１を有する回転ホイール体２を具備し、前記刃
部１にはその斜面に沿った複数の長溝11がレーザー加工により形成されると共に、前記長溝11の角部にアールを付けるように研磨されている。刃部１を滑らかで精度がある円周研磨面とすることができ、リブマーク形成のための切込み時に溝の角部からガラス面に対する加圧抵抗を弱くすることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガラス板その他の脆性材料を切断するため、ダイヤモンド焼結体や超硬合
金等が用いられたホイールカッターに関するものである。

従来より、液晶体基板ガラス、セラミック基板、硬質ガラス板などの脆性材料（ガラス
板等）上に転動させることによりスクライブライン（リブマーク）を刻んでこれを切断（
カッティング）するため、ダイヤモンド焼結体や超硬合金等が用いられたホイールカッタ
ーが使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図５に示すように、このホイールカッターは、リブマーク形成用の刃部21と回転支持用の摺動部22とを有する回転体部23と、その両側の支持体部24とを具備し、前記回転体部23における摺動部22とその両側の支持体部24とが面接触して回転するようにしている。

このホイールカッターでは摺動部22とその両側の支持体部24との摺動当たり面の回転摩擦を大きく設定できるため、脆性材料上に回転体部23を転動させる際に刃圧を強くすることができ、脆性材料に対して刃部21を押し付けスリップし難くして回転させスクライブラインを深く入れることができる。

ところで昨今、液晶商品はテレビ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラその他種々の
機器に利用され、その高品質への要求がより高まってきており、リブマーク形成時に切り
粉や切込みラインの角欠けが極力発生しないことが求められる。
特開２００４―２２３７９９号公報（図１）

そこでこの発明は、リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが発生し難い脆
性材料用のホイールカッターを提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明の脆性材料用のホイールカッターは、リブマークを形成すべき刃部を有する
回転ホイール体を具備し、前記刃部にはその斜面に沿った複数の長溝がレーザー加工によ
り形成されると共に、前記長溝の角部にアールを付けるように研磨されていることを特徴
とする。

この脆性材料用のホイールカッターは、刃部の斜面に沿ってレーザー加工により形成さ
れた複数の長溝の角部（エッジ）にアールを付ける（エッジを落として丸くする）ように
研磨されているので、刃部を滑らかで精度がある円周研磨面とすることができ、リブマー
ク形成のための切込み時に溝の角部からガラス面に対する加圧抵抗を弱くすることができる。

また、刃部の斜面ではなく先端にレーザー加工で溝を形成しこの際にできた焼けカスの
層を研磨して除去しようとした場合には溝自体も一緒に摩滅して殆どなくなってしまいがちであるが、この発明では刃部にはその斜面に沿った複数の長溝がレーザー加工により形成されているので、このように斜面に沿った長溝を形成したことによりレーザー加工時にできた焼けカスの層を研磨して除去しても斜面に沿った長溝は摩滅することなく残存し易いこととなる。

さらに、長溝の角部へのアール付けの研磨加工時に同時に溝の深さを調整することによ
ってガラスの厚さに対応することが可能であり、これによって超精密カットを得ることが
できる。

ここで、このホイールカッターは回転ホイール体の転動にともない、前記溝（長溝）が
間欠的に（カタカタと）脆性材料に当接していきリブマークが次々と形成されていく。な
お前記長溝のレーザー加工は、公知のレーザー光発生装置（ヤグレーザー等）により行う
ことができる。また前記回転ホイール体の外形は、ディスク状としたりそろ盤玉状とした
りすることができる。

(２) 前記長溝は刃部の片側の斜面に形成されたこととしてもよい。

このように構成すると、長溝は刃部の片側の斜面だけに存するので、長溝を刃部の両側
の斜面に形成した場合と比べてリブマーク形成時に切り粉がさらに発生し難いものとなる。

(３) 前記回転ホイール体は刃部と共に回転支持部を有し、この回転支持部と両側の回転
受け部とは略点接触して回転するようにしたこととしてもよい。

このように構成すると、非常な低摩擦で回転させることができるので、軽回転でリブマ
ークを円滑に形成していくことができるという利点がある。

(４) この脆性材料用のホイールカッターの製造方法は、リブマークを形成すべき刃部を
有する回転ホイール体を具備するホイールカッターの製造方法であって、前記刃部の斜面
に沿った少し深めの複数の長溝をレーザー加工により形成するレーザー加工工程と、前記
長溝の角部にアールを付ける研磨工程とを有することを特徴とする。

この脆性材料用のホイールカッターの製造方法は、刃部の斜面に沿ってレーザー加工に
より形成された複数の長溝の角部（エッジ）にアールを付ける（エッジを落として丸くす
る）ように研磨されているので、刃部を滑らかで精度がある円周研磨面とすることができ
、リブマーク形成のための切込み時に溝の角部からガラス面に対する加圧抵抗を弱くする
ことができる。

また、刃部の斜面ではなく先端にレーザー加工で溝を形成しこの際にできた焼けカスの
層を研磨して除去しようとした場合には溝自体も一緒に摩滅して殆どなくなってしまいがちであるが、この発明では刃部にはその斜面に沿った少し深めの複数の長溝がレーザー加工により形成されているので、このように斜面に沿った長溝を形成したことによりレーザー加工時にできた焼けカスの層を研磨して除去しても斜面に沿った長溝は摩滅することなく残存し易いこととなる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。

リブマーク形成のための切込み時に溝の角部からガラス面に対する加圧抵抗を弱くすることができるので、リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが発生し難い脆性材料用のホイールカッターを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

この脆性材料用のホイールカッターは、液晶体基板ガラス（テレビ、パソコン、携帯電
話等）、セラミック基板、硬質ガラス板などの脆性材料上に転動させることによりリブマ
ーク（脆性材料の厚みの深さ方向に亀裂を伸長させる）を刻んでこれを切断するものであ
る。特に、携帯電話の液晶表示面に使用される薄肉のガラス基板の切断に好適に使用する
ことができ、近時の厚み０．３ｍｍ程度の液晶ガラス基板にも対応することができるもの
である。

図１乃至図４に示すように、この実施形態のホイールカッターは、リブマークを形成す
べき断面略Ｖ字状の刃を備えるディスク状の刃部１を有する回転ホイール体２を具備する。前記断面略Ｖ字状の角度は、１１０〜１５０度（好ましくは１２０〜１２５度）に設定した。前記回転ホイール体２はディスク状の刃部１（ダイヤモンド粉末焼結体製）と共にピン状の回転支持部３（超硬合金製）を有し、この回転支持部３と両側のすり鉢状（内面角度θ１は９０度）の回転受け部４（超硬合金製）とが点接触して超低荷重で回転するようにしており、殆ど負荷がない状態で回転する。

具体的には前記回転ホイール体２は、先端に超精密Ｒ加工を施したピン状の回転支持部
３（天芯のＲ０．２、外面角度θ２は８０度）が、ディスク状の刃部１に精密に芯出しし
て固着・一体化されている。すなわち、ディスク状の刃部１の片側の側面には超硬合金層
21が形成され（超硬合金とダイヤモンド粉末焼結体との合体一体化）、この層にロー付け
部22によりピン状の回転支持部３と固着・一体化されている。前記刃部１の外形はディスク状としたが、刃部１と回転支持部３とが連続一体的なそろ盤玉状とすることもできる。
前記ダイヤモンド粉末焼結体の部分は超硬合金等で形成してもよい。

前記一対の回転受け部４は、ステンレス板製のホルダー５に支持固定されている。ステ
ンレスではなく、超硬合金製（タングステンカーバイト）とすることもできる。前記ホル
ダー５は、リング（座金）６を介して回動自在のベアリング体７に接続している。８は全
体の締付け用ビス、９は遊び調整用ビス、10は精度位置決定用ビスである。

前記刃部１にはその片側の斜面に沿った少し深めの複数の長溝11（深さ３０〜７０μｍ
）がレーザー加工により略Ｖ字状の刃部１の頂部に向けて放射状に形成されると共に、前
記長溝（深溝）11の角部Ｅ（溝角、エッジ）にアールを付ける（エッジを落として丸くす
る）ように研磨されており、具体的には前記長溝11はレーザー加工時に付着した焼けカスの層が精密研磨され刃部１の刃付け加工がされている。焼けカス層の研磨後の長溝11の深さは、１０〜５０μｍ程度としている。ここで前記長溝11のレーザー加工は、レーザー光発生装置（ヤグレーザー等）により公知の方法で行うことができる。

ここで、回転ホイール体２の直径ｄ１は２．０〜３．５ｍｍに、Ｖ字状の刃部１の幅ｄ
２は０．３２５ｍｍに、長溝11の長さｄ３は０．３ｍｍに、回転ホイール体２の外周の長溝11の本数は１２０本、長溝11の幅ｄ４は０．０３〜０．１ｍｍに、長溝11間のピッチｄ５は０．０２〜０．０５ｍｍ、ピン状の回転支持部３の直径ｄ６は１．０〜１．３ｍｍとしている。

上記のようにこの脆性材料用のホイールカッターの製造方法は、刃部１の斜面に沿った
少し深めの複数の長溝11をレーザー加工により形成するレーザー加工工程と、前記長溝11の角部にアールを付けるように研磨し、レーザー加工時に付着した焼けカスの層を前記長溝11から研磨する研磨工程（刃付けする）とを有する。

そして、カット時にはこのホイールカッターは回転ホイール体２の転動にともない、前
記刃部１の溝（長溝11）が間欠的にカタカタと脆性材料に当接していきリブマークが次々
と形成されていく。このホイールカッターは、押圧切通し分断装置を必要としないノーブ
レーク方式でカットすることが出来る。

次に、この実施形態の脆性材料用のホイールカッターの使用状態を説明する。

この脆性材料用のホイールカッターは、刃部１の斜面に沿ってレーザー加工により形成
された少し深めの複数の長溝11の角部Ｅにアールを付けるように研磨されているので、刃部１を滑らかで精度がある円周研磨面とすることができ、リブマーク形成のための切込み時に溝の角部Ｅからガラス面に対する加圧抵抗を弱くすることができ、リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが非常に発生し難いという利点がある。このように切込み時の切り粉の発生とガラス面の角欠け発生を解消することができ、溝角の円周に沿った精度よい研磨ができるので、不良品を大幅に改善することができる。

また、前記刃部１は焼けカスの層が研磨された綺麗な溝によりガラス基板（脆性材料）
に滑らかに切込み抵抗をかけていくことが出来る。形成されたリブマークは、浅い箇所が
あったり深い箇所があったりする不均一なものではなく、ほぼ同じ深さに均一に形成され
ていた。さらに、カットされたガラス断面も均一性に優れた綺麗なものであった。

さらに、先端に超精密Ｒ加工を施したピン状の回転支持部３とその両側のすり鉢状の回
転受け部４とが点接触して超低荷重で回転することにより、遊び（横振れ）０の超精密軽
回転を持続することができ、リブマーク形成時に所謂カジリ現象（回転が止まった凍結状
態のまま引きずられていくこと）が発生することはなく正常回転で非常に長い走行寿命を
得ることができた。すなわち、携帯電話用の厚み０．５ｍｍのガラス基板について、５０
万〜７０万ｍ以上を正常回転でカットすることができ超長寿命である。よって、生産工程
でのカット不良の発生を大幅に改善することが期待出来る。

また、刃部１の斜面ではなく先端のみにレーザー加工で溝を形成（図示せず）しこの際
にできた焼けカスの層を研磨して除去しようとした場合には溝自体も一緒に摩滅して殆どなくなってしまいがちであるが、この実施形態では刃部１にはその斜面に沿った少し深めの複数の長溝11がレーザー加工により形成されているので、このように斜面に沿った長溝11を形成したことによりレーザー加工時にできた焼けカスの層を研磨して除去しても斜面に沿った長溝11は摩滅することなく残存し易く、また刃付けの超精密加工がし易い。更に、レーザー加工工程で先ず斜面に沿った「長」溝を形成しておくことにより、次工程の超精密研磨工程で刃付けがし易く精度が非常に出し易いという利点がある。

そして、前記長溝11は刃部１の片側の斜面に形成されたこととしており、長溝11は刃部１の片側の斜面だけに存するので、長溝11を刃部１の両側の斜面に形成した場合と比べてリブマーク形成時に切り粉がさらに発生し難い（さらにほぼ半減する）ものとなっているという利点がある。

また、前記回転ホイール体２は刃部１と共に回転支持部３を有し、この回転支持部３と
両側の回転受け部４とは点接触して回転するようにしており、カット時には非常低摩擦
で回転させることができるので、軽回転でリブマークを円滑に形成していくことができ、
厚み０．３ｍｍ等の非常に薄いガラス基板にも対応することができるという利点がある。

（従来のホイールカッターとこの実施例のホイールカッターの構成等の相違点）
次に、携帯電話等に使用される薄板小型基板等の切断に関し、従来（他社製）のホイールカッターに対する上記実施例のホイールカッターの優位性を説明する。
１．従来のホイールカッターの基本的構成と切断メカニズム
従来のホイールカッターは、支持ピンに回転ホイールを回転自在に取り付けて成るものであり、前記回転ホイールは刃立て仕上げ後、刃先に溝切り工程を経て完成させている。

ここで、このホイールカッターでは、薄板小型基板の面に溝角の鋭角部分を押し付け（加圧し）ながら回転させて、加圧衝撃によりリブマークを深く(薄板小型基板の下面近くまで)入れ、薄板小型基板等を分断する。

しかしながら、従来のホイールカッターで、携帯電話等に使用される薄板小型基板を分断した場合、加圧衝撃によるショックの過大性から、リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが非常に発生し、不良品が多発する。つまり、従来のホイールカッターは、携帯電話等に使用される薄板小型基板の分断には全く向いていない。
２．この発明の実施例のホイールカッターの基本的構成と切断メカニズム
この発明の実施例のホイールカッターは、上記従来のホイールカッターの欠点を解消するためのものであり、その特徴は以下の通りである。

（特徴１）
刃部１は、リブマークを形成すべき断面Ｖ字状の刃（Ｖ字状の角度は１１０〜１５０°、好ましくは１２０〜１２５°）を備えるディスク状のものであり、その片側の斜面に沿った少し深めの複数の長溝１１(深さ３０〜７０μｍ)がレーザー加工により略Ｖ字状の刃部１の頂部に向けて放射状に形成されている。

（特徴２：最大の特徴部分）
特に、前記長溝（深溝）１１の角部Ｅ（溝角、エッジ）にはアールを付ける（エッジを落として丸くする）ように研磨され、具体的には長溝１１はレーザー加工時に付着した焼けカスの層が精密研磨され刃部１の刃付け加工がされている。

ここで、上記特徴１及びこの特徴２の加工法により、焼けカスの層の研磨後の長溝１１の深さは１０〜５０μ程度という肉眼では確認不可能な微細溝が形成されている。

この発明の実施例のホイールカッターによると、カット時には回転ホイール体２の転動に伴い、刃部１の長溝１１が間欠的にカタカタと脆性材料に当接していきリブマークが次々と形成されていく。つまり、このホイールカッターは、従来のもののように、加圧衝撃によりリブマークを深く(薄板小型基板の下面近くまで)入れて薄板小型基板等を分断するものではなく、ほぼノーブレーク方式で薄板小型基板等をカットすることができる。

したがって、リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが非常にし難いことになり、その結果、不良品がほとんど無くなる。

３．まとめ
以上のことから、携帯電話等に使用される薄板小型基板等の切断に関し、従来（他社製）のホイールカッターよりもこの発明のホイールカッターが如何に優れているかが明らかである。

リブマーク形成時に切り粉や切込みラインの角欠けが発生し難いことによって、種々の
脆性材料用のホイールカッターの用途に適用することができる。

この発明の脆性材料用のホイールカッターの実施形態を説明する正面図。 図１の脆性材料用のホイールカッターの側面図。 図１の脆性材料用のホイールカッターの回転ホイール体の正面図。 図１の脆性材料用のホイールカッターの回転ホイール体の側面図。 従来の脆性材料用のホイールカッターを説明する正面図。

符号の説明

１ 刃部
２ 回転ホイール体
３ 回転支持部
４ 回転受け部
11 長溝

Claims (4)

1. リブマークを形成すべき刃部（１）を有する回転ホイール体（２）を具備し、前記刃部（１）にはその斜面に沿った複数の長溝（11）がレーザー加工により形成されると共に、前記長溝（11）の角部にアールを付けるように研磨されていることを特徴とする脆性材料用のホイールカッター。
2. 前記長溝（11）は刃部（１）の片側の斜面に形成された請求項１記載の脆性材料用のホイールカッター。
3. 前記回転ホイール体（２）は刃部（１）と共に回転支持部（３）を有し、この回転支持部（３）と両側の回転受け部（４）とは略点接触して回転するようにした請求項１又は２記載の脆性材料用のホイールカッター。
4. リブマークを形成すべき刃部（１）を有する回転ホイール体（２）を具備するホイールカッターの製造方法であって、前記刃部（１）の斜面に沿った少し深めの複数の長溝（11）をレーザー加工により形成するレーザー加工工程と、前記長溝（11）の角部にアールを付ける研磨工程とを有することを特徴とする脆性材料用のホイールカッターの製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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