JP2009023351A - スクライブ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を利用してワーク面にスクライブ線を形成するスクライブ装置において、余分なスクライブを行わずに良好なスクライブ線を形成できるようにする。
【解決手段】スクライブ本体Ａは、カッタ１４（当接部材）と、このカッタ１４に振動を付与する振動発生部材とを有している。スクライブ本体Ａの自重で、カッタ１４をワーク面１００の縁から離れたスクライブ開始点に当て、この状態で、エアシリンダ４０（衝撃付与手段）によりスクライブ本体Ａに衝撃を付与し、このスクライブ開始点に起点クラックを形成する。その後で、カッタ１４をワーク面において所定の軌跡（例えば円等の閉曲線）に沿って移動させるとともに、振動発生部材１６の振動をカッタ１４に付与することにより、スクライブ線を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、板ガラス，セラミックス板等の脆性材料のワーク面にスクライブ線を形成するスクライブ方法に関する。

従来の技術

脆性材料に対し、振動を与えながらスクライブ線を形成するスクライブ装置が特開平９−２５１３４号公報に開示されている。このスクライブ装置は、エアーシリンダの外筒を支持部に固定し、エアーシリンダの内筒を振動発生部材の一端に連結している。さらに、振動発生部材の他端には、カッタ保持部が連結され、カッタ保持部はスライド機構を介して支持部にスライド可能に取り付けられている。そして、エアーシリンダの力でカッタ保持部を付勢することにより、このカッタ保持部に保持されたカッタをワーク面に押し付けるとともに、振動発生部材に高周波電圧を付与して、その伸縮によりカッタを振動させ、この状態で、支持部をワーク面に沿って移動させることにより、ワーク面にスクライブ線を形成するようになっている。

上記装置でスクライブ線を描く時には、ワーク面の縁からスクライブを開始する。上記カッタの振動によってワーク面の縁が局所的に破壊され、この局所破壊箇所をきっかけにスクライブ線が形成される。すなわち、カッタがワーク面に沿って移動する過程でカッタの振動により微小間隔おきにワーク面を叩いて垂直クラックを発生させるが、上記ワークの局所破壊箇所を起点として垂直クラックを成長させることができるのである。

しかし、上記スクライブ方法および装置では、例えば閉曲線をなすスクライブ線を描く場合のように、本来ワーク面の縁からスクライブを開始する必要がない場合でも、ワーク面の縁からスクライブを開始するため、スクライブに時間を要する欠点があった。
そこで、このワーク面の縁から離れた点をスクライブ開始点とすることが考えられるが、この場合、振動による垂直クラックの成長を促すきっかけが形成されず、深くて良好なスクライブ線を形成できなかった。また、硬いワークにあっては、カッタがワークを叩いて滑るように移動するだけでスクライブ線を全く形成できないこともあった。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、 先端が尖った当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを有するスクライブ本体を備えたスクライブ装置により、ワークに振動を与えてスクライブ線を形成するスクライブ方法において、上記ワーク面において縁から離れたスクライブ開始点に起点クラックを形成し、この起点クラックをきっかけにしてスクライブ線を形成することを特徴とする。
本発明の第２の態様は、先端が尖った当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを有するスクライブ本体を備えたスクライブ装置により、ワークに振動を与えてスクライブ線を形成するスクライブ方法において、上記スクライブ本体を、ワークから離した状態でワーク面に沿って相対移動させることにより、上記当接部材を、上記ワーク面において縁から離れたスクライブ開始点に対峙する位置に位置決めし、次に、上記スクライブ本体をワーク面と交差する方向に移動させることにより、上記当接部材の先端を上記スクライブ開始点に当て、その後で、上記スクライブ開始点に起点クラックを形成し、この起点クラックをきっかけにしてスクライブ線を形成することを特徴とする。
本発明の第３の態様は、上記第２の態様のスクライブ方法において、上記当接部材を上記スクライブ開始点の真上に位置決めし、上記スクライブ本体を下降させることにより、上記スクライブ本体の自重をもって上記当接部材の先端を上記スクライブ開始点に当てることを特徴とする。
本発明の第４の態様は、上記第２の態様のスクライブ方法において、上記起点クラックの形成は、上記スクライブ本体に衝撃を付与することにより、行うことを特徴とする。
本発明の第５の態様は、上記第１〜第４の態様のスクライブ方法において、上記スクライブ開始点がスクライブ終了点と実質的に一致し、上記スクライブ線が閉曲線を描くことを特徴とする。

本発明によれば、ワークの縁からではなく、縁から離れた点をスクライブ開始点とするので、余分なスクライブ線を描くことなく、短時間でスクライブ線を描くことができ、スクライブ作業時間を短縮することができる。また、スクライブ開始点に起点クラックが形成されるので、これが振動による垂直クラックの成長を促すきっかけとなり、良好なスクライブ線を描くことができる。

以下、この発明の第１の実施形態をなすスクライブ装置について、図面に基づいて説明する。 図１，図２に示すように、このスクライブ装置は、ベースフレーム１に設けられた回転機構２（回転手段，移動手段）と、この回転機構２に設けられたテーブル３と、ベースフレーム１において回転機構２の横に設けられたＸーＹステージ４（位置決め手段）と、このＸーＹステージ４にブラケット５を介して垂直移動可能に支持されたスクライブ本体Ａとを、備えている。

上記テーブル３は、板ガラス、セラミック板等の板形状のワーク１００を水平に設置するためのものである。詳述すると、テーブル３の上面には、直線的に延びて互いに直交する２つの位置決め用段差３ａが形成されている。ワーク１００は、例えば四角形状をなし、その２辺を上記位置決め用段差３ａに当てて位置決めした状態で、テーブル３の上面に設置される。テーブル３の上面には、複数の吸引孔３ｂが形成されており、後述するスクライブを実行する際には、これら吸引孔３ｂに接続されるバキューム機構（図示しない）の駆動によって、ワーク１００を吸引し、このワーク１００を保持するようになっている。上記テーブル３は、回転機構２により水平回転されるようになっている。

上記Ｘ−Ｙステージ４は、基台４ａと、この基台４ａに載せられてＸ軸方向に水平移動可能な第１移動台４ｂと、この第１移動台４ｂに載せられてＹ軸方向に水平移動可能な第２移動台４ｃとを備えている。上記移動台４ｂ，４ｃは、周知の駆動機構４ｄ、４ｅによりそれぞれ移動するようになっている。

図３〜図７に良く示されているように、上記スクライブ本体Ａは、ボデイ１０と、このボデイ１０に微小量の垂直方向スライドを可能にして支持されたホルダ１２と、このホルダ１２の下端に設けられたカッタ１４（ヘッド，当接部材）と、ホルダ１２に垂直方向の振動を付与する２つのピエゾアクチュエータ等からなる振動発生部材１６と、を備えている。

上記ボデイ１０は、スライド機構６を介してブラケット５に支持されている。このスライド機構６は、上記ブラケット５に垂直に固定されたベース板６ａと、このベース板６ａに固定されて垂直に延びるガイド６ｂと、このガイド６ｂに垂直方向にスライド可能に支持されたスライダ６ｃとを備えている。
上記スライダ６ｃは、スクライブ本体Ａの一部を構成している。また、上記ブラケット５、ベース板６ａ，ガイド６ｂは支持部材Ｂを構成している。

図５に最も良く示すように、上記スライダ６ｃには、ブラケット７を介して４枚の板ばね８（弾性を有する振動緩衝部材）が取り付けられており、この板ばね８に上記ボデイ１０が支持されている。
上記ボデイ１０は、縦長の箱形状をなし、その内部に上記ホルダ１２が収納されている。ホルダ１２も縦長の箱形状をなしており、その内部に上記振動発生部材１６が収容されている。

上記振動発生部材１６は、縦長に形成されてボデイ１０，ホルダ１２と同軸をなしており（これらの中心軸線を図においてＬで示す）、軸方向の振動を発生する。図７に示すように、下側の振動発生部材１６の下端面は、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａ（当接部）に当たっている。

図７に示すように、上記ホルダ１２の上端部は、ボデイ１０の上端部に設けたガイド部材１８により、上記中心軸線Ｌに沿う方向（振動方向）に微少量スライド可能に支持されている。
上記ホルダ１２の下端部は、ボデイ１０に掛け渡された板ばね２０と、ゴムや樹脂等の弾性材料からなる球形のボール２２（与圧供給部材）により支持されている。このボール２２は、ボデイ１０に固定された受板２４とホルダ１２との間に介在されている。
上記ボール２１は、その弾性復元力でホルダ１２を上方に付勢し、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａと、上記ガイド部材１５にねじ込まれた調節ねじ２６との間で振動発生部材１６に予圧（振動発生部材１６を軸方向に圧縮する方向の力）を付与している。

上記ホルダ１２は、上記板ばね２０を跨ぐようにして２股に別れて下方に延びている。これら一対の延長部の下端部（先端部）には、アタッチメント２８を介してカッタ１４が取り付けられている。このカッタ１４は、上記振動発生部材１６の中心軸線Ｌ上に配置されており、その下端（先端）が円錐形状をなして尖っている。このカッタ１４の下端には、角錐形状をなすダイヤモンド粒が固着されている。このダイヤモンド粒の頂点が下を向いて、後述するワーク１００の面に当たるようになっている。

図１，図３に示すように、上記ベース板６ａの垂直をなす前面にはエアシリンダ３０（接離手段）が垂直に取り付けられている。このエアシリンダ３０のロッド３１は、ボデイ１０の側面に固定されたＬ字形のブラケット３５に対峙している。

上記スライド機構６のベース板６ａの上端面には、ブラケット４５を介して本発明の最も重要な特徴部をなすエアシリンダ４０（衝撃付与手段）が取り付けられている。このエアシリンダ４０のロッド４１は垂直に下方を向き、スライダ６ｃの上端面に対峙している。

スクライブ装置はさらに制御ユニット５０（制御手段、図２にのみ示す）を備えている。この制御ユニット５０は、上記バキューム機構，回転機構２，上記Ｘ−Ｙステージ４の駆動機構４ｄ，４ｅ，振動発生部材１６，エアシリンダ３０，４０等を制御する。

上記構成をなすスクライブ装置の作用を説明する。前述したように、水平のテーブル３にワーク１００を位置決めして水平にセットする。初期状態では、スクライブ本体Ａのカッタ１４は、ワーク１００から水平方向に離れている。
この状態で、制御ユニット５０のスタートボタンをオンすると、制御ユニット５０は以下の制御を実行する。まずバキューム機構を駆動させてワーク１００を吸着する。これと同時または相前後して、エアシリンダ３０を駆動して、そのロッド３１を上方へ伸ばし、ブラケット３５を介してスクライブ本体Ａを持上げる（図３参照）。

次に、Ｘ−Ｙステージ４の駆動機構４ｄ，４ｅを駆動させて、移動台４ｂ，４ｃを移動させ、これにより、スクライブ本体Ａをワーク１００の面から上方に離した状態で、スクライブ開始点Ｘ（図８参照）の真上（スクライブ開始点Ｘに対峙する位置）まで移動させる。このスクライブ開始点Ｘは、ワーク１００の縁から離れており、回転機構２の回転中心Ｒからも離れている。

上記のようにスクライブ本体Ａのカッタ１４がワーク１００の面においてスクライブ開始点Ｘの真上に位置決めされた後に、エアシリンダ３０を駆動してロッド３１を後退させ、スクライブ本体Ａを、その自重により下降させてワーク１００の面のスクライブ開始点Ｘに乗せる。

次に、エアシリンダ４０を駆動して、そのロッド４１を下方に伸ばし、スクライブ本体Ａのスライダ６ｃを叩く（衝撃を付与する）。このスライダ６ｃに付与された衝撃は、板ばね８を介してボデイ１０に伝わり、さらにホルダ１２，アタッチメント２８を介して、カッタ１４に伝わる。このカッタ１４に付与された衝撃により、ワーク１００のスクライブ開始点Ｘには、起点クラック（傷）となる垂直クラックが発生する。

次に、２つの振動発生部材４４に同相の高周波電圧を付与するとともに、回転機構２を駆動させることにより、カッタ１４をワーク１００の面において円の軌跡（所定の軌跡）に沿って移動させ、図８に示す形状の円（閉曲線）をなすスクライブ線１０５を形成し、スクライブ開始点Ｘに戻ってスクライブを終了する。
このように、ワーク１００の縁からではなく、縁から離れた点をスクライブ開始点Ｘとするので、短時間でスクライブ線１０５を描くことができる。すなわち、ワーク１００の縁から上記円をなすスクライブ線１０５に至るまでをスクライブする作業を省くことができる。

上記スクライブ線１０５の形成について、詳しく説明する。カッタ１４にはワーク１００の面に対する押圧力（静圧）が常に付与されている。この押圧力は、スクライブ本体Ａの自重に起因するものである。振動発生部材１６は、上記高周波電圧を受けて軸方向に周期的に伸縮し、この周期的伸縮に伴うホルダ１２の振動がカッタ１４を介してワーク１００に伝達される。その結果、垂直クラックを有するスクライブ線１０５が形成される。
上記振動による垂直クラックは、きっかけがないと成長しづらいが、上述したように、衝撃によりスクライブ開始点Ｘに起点クラックが予め形成されているので、これが振動による垂直クラックの成長を促すきっかけとなり、良好なスクライブ線１０５を描くことができる。

上記カッタ１４によるワーク１００へのスクライブ線形成が完了したら、振動発生部材１６への高周波電圧付与を停止するとともに、エアシリンダ３０を駆動させて、ボデイ１０を上方に押し上げ、カッタ１４をワーク１００から離す。
上記エアシリンダ４０に関しては、ロッド４１を伸ばしてスクライブ本体Ａに衝撃を付与した後、そのままスクライブ本体Ａをワーク１００に押し続ける。カッタ１４は、スクライブの過程において、スクライブ本体Ａの自重とエアシリンダ４０の力の和からなる静圧で、ワーク１００に押し付けられる。上記エアシリンダ４０のロッド４１は、スクライブを終了した時点で上方に後退される。

上記のようにしてスクライブ線１０５が形成されたワーク１００は、テーブル３から取り外され、図示しない破断装置により、スクライブ線１０５に沿って破断される。これにより、円形の製品が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、上記実施形態においては、エアシリンダ４０のロッドは、衝撃付与した直後に上方に後退させてもよい。この場合、スクライブの過程で、カッタ１４はスクライブ本体Ａの自重のみの静圧で、ワーク１００に押し付けられる。
上記振動発生部材１６の振動は、エアシリンダ４０でカッタ１４に衝撃を付与する前から、またはカッタ１４がワーク１００に乗る前から実行してもよい。上記エアシリンダ４０は、スライダ６ｃではなく、ボデイ１０に衝撃を付与してもよい。

本発明の一実施形態をなすスクライブ装置の全体を示す側面図である。 同スクライブ装置の全体を示す平面図である。 同スクライブ装置の要部の拡大正面図であり、スクライブ本体がワークから浮いた状態を示す。 上記スクライブ本体がワークのスクライブ開始点に載った状態を示す図３相当図である。 上記スクライブ本体がワークのスクライブ開始点に載った状態を示すスクライブ装置の要部の拡大側面図である。 同スクライブ装置の要部の拡大平面図であり、衝撃付与のためのエアシリンダをロッドのみ断面にして示す図である。 図５において、ＶＩＩーＶＩＩ線に沿うスクライブ本体の横断面図である。 上記スクライブ装置によって描かれるスクライブ線を示す平面図である。

符号の説明

Ａ スクライブ本体
Ｂ 支持部材
２ 回転機構（移動手段）
４ Ｘ−Ｙステージ（位置決め手段）
１４ カッタ（当接部材）
１６ 振動発生部材
３０ エアシリンダ（接離手段）
５０ 制御ユニット（制御手段）
１００ ワーク
１０５ スクライブ線

Claims (5)

1. 先端が尖った当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを有するスクライブ本体を備えたスクライブ装置により、ワークに振動を与えてスクライブ線を形成するスクライブ方法において、
   上記ワーク面において縁から離れたスクライブ開始点に起点クラックを形成し、この起点クラックをきっかけにしてスクライブ線を形成することを特徴とするスクライブ方法。
2. 先端が尖った当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを有するスクライブ本体を備えたスクライブ装置により、ワークに振動を与えてスクライブ線を形成するスクライブ方法において、
   上記スクライブ本体を、ワークから離した状態でワーク面に沿って相対移動させることにより、上記当接部材を、上記ワーク面において縁から離れたスクライブ開始点に対峙する位置に位置決めし、
   次に、上記スクライブ本体をワーク面と交差する方向に移動させることにより、上記当接部材の先端を上記スクライブ開始点に当て、
   その後で、上記スクライブ開始点に起点クラックを形成し、この起点クラックをきっかけにしてスクライブ線を形成することを特徴とするスクライブ方法。
3. 上記当接部材を上記スクライブ開始点の真上に位置決めし、上記スクライブ本体を下降させることにより、上記スクライブ本体の自重をもって上記当接部材の先端を上記スクライブ開始点に当てることを特徴とする請求項２に記載のスクライブ方法。
4. 上記起点クラックの形成は、上記スクライブ本体に衝撃を付与することにより、行うことを特徴とする請求項２に記載のスクライブ方法。
5. 上記スクライブ開始点がスクライブ終了点と実質的に一致し、上記スクライブ線が閉曲線を描くことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクライブ方法。

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