JP2010052332A - 脆性材料ブレーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーク対象の脆性材料が厚板であるか薄板であるかに関わらず、高い品質にてブレークすることができる脆性材料ブレーク装置を提供する。
【解決手段】脆性材料を支持する支持台と、スクライブラインが形成され、移動手段により移動される脆性材料を押し下げるブレークバー５９とを有し、ブレークバー５９によりスクライブラインに沿って脆性材料をブレークする。ブレークバー５９を上下動させる複数の支持部材５３、５３と、複数の支持部材５３、５３を上下動させるリニアサーボモータ５７、５７とを備える。支持部材５３、５３は、ブレークバー５９の長手方向に複数配設してあり、リニアサーボモータ５７、５７の動作を制御することにより、ブレークバー５９の略鉛直面内での傾斜角度を変動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクライブラインが形成されたガラス板のような脆性材料を、ブレーク断面に割れ等を生じさせること無く、高い品質でブレークすることができる脆性材料ブレーク装置に関する。

ガラス板等の板状の脆性材料にスクライブラインが形成された後、脆性材料に所定の加重を負荷することにより、脆性材料をスクライブラインに沿ってブレークすることができる。

従来のブレーク装置として、厚板の脆性材料であっても確実にブレークすることができるよう、ブレークバーを所定の速度よりも速い速度で降下させる、シリンダ式ブレーク装置が多用されていた。しかし、シリンダ式のブレーク装置では、速度制御を空気圧で行うことから精緻な速度制御を行うことができず、押し込み量の調整が困難であった。

そこで、薄板であっても高い品質にてブレークすることができるよう、サーボモータにより脆性材料への圧力を精緻に制御することができるサーボ式ブレーク装置が開発されている。図１は、従来のサーボ式ブレーク装置の概略構成を示す斜視図である。

図１に示すように、従来のサーボ式ブレーク装置は、水平固定部材２２に設けてあるサーボモータ２３の回転軸にボールネジ２４を直結してあり、ボールネジ２４の下端は、別の水平固定部材２５にて回転することが可能に支持されている。ボールネジ２４に螺合する雌ネジ２６を中央部に備える上移動部材２７の両端部からは、下方に支持軸２８、２９が設けてあり、支持軸２８、２９は水平固定部材２５を貫通して下移動部材３０に固着されている。これにより、サーボモータ２３が回転した場合、上移動部材２７と一体となって下移動部材３０も上下動する。

一方、ブレークバー９から上方に向かう２本の軸３１、３２が設けてあり、軸３１、３２は、下移動部材３０に摺動することが可能に挿通され、下移動部材３０に対してブレークバー９が上下動することが可能となっている。一方、下移動部材３０とブレークバー９とは係合機構において加重センサ３５を介して連通している。

テーブル７は、Ｙ方向への移動及び回転することが可能に設けてあり、テーブル７の上にブレーク対象となる脆性材料２が載置される。ブレークバー９の下降位置に脆性材料２に生成されているスクライブラインを合わせ、ブレークバー９を下降させることにより脆性材料２をブレークする。
特開平１０−３３０１２５号公報

しかし、特許文献１に開示されているようなサーボ式のブレーク装置では、薄板に対しては高い品質にてブレークすることができるものの、厚板の場合にはブレークバー９に所定の速度が要求されることから、シリンダ式のブレーク装置を用いるしかなかった。したがって、ブレーク対象となる脆性材料の板厚に応じて複数のブレーク装置を併用する必要があり、製造コストの低減が困難であるという問題点があった。

また、サーボ式のブレーク装置は、低速で移動させて徐々に加圧することにより薄板が破損することなくブレークすることができる。したがって、機械的なストッパを設ける必要性が無かった。しかし、厚板に対応する場合、所定の速度以上でブレークバー９を下降させないと、スクライブラインに沿ってブレークすることができないおそれが高い。従来のサーボ式ブレーク装置では機械的なストッパを設けていないため、一定速度以上になった場合にブレークバー９による過剰な押し込みが生じ、ブレーク装置自体を破損させてしまう恐れがあるという問題点もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ブレーク対象の脆性材料が厚板であるか薄板であるかに関わらず、高い品質にてブレークすることができる脆性材料ブレーク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る脆性材料ブレーク装置は、脆性材料を支持する支持台と、スクライブラインが形成され、移動手段により移動される脆性材料を押し下げるブレークバーとを有し、該ブレークバーにより前記スクライブラインに沿って前記脆性材料をブレークする脆性材料ブレーク装置において、前記ブレークバーを上下動させる複数の支持軸と、該複数の支持軸を上下動させるモータとを備え、前記支持軸は、前記ブレークバーの長手方向に複数配設してあり、前記ブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度が変動するよう前記モータの動作を制御するようにしてあることを特徴とする。

第１発明では、ブレークバーを上下動させる複数の支持軸と、該複数の支持軸を上下動させるアクチュエータとしてモータを備えている。支持軸は、ブレークバーの長手方向に複数配設してあり、ブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度が変動するようモータの動作を制御する。ブレークバーの支持軸を複数、例えば２軸とすることにより、支持軸の下降距離を変動させることでブレークバーをブレークバーの略鉛直面内で所望の角度で傾斜させることができる。したがって、例えばブレーク時に、スクライブラインの一端側から他端側へと漸次脆性材料にかかる圧力が変動するようブレークバーの傾斜角度を変動させることにより、人間の手によって材料を引き裂く場合の圧力点移動と類似した圧力点移動を具現化することができ、脆性材料のブレーク後の端面に割れが生じることなく、高い品質にてブレークすることが可能となる。

また、第２発明に係る脆性材料ブレーク装置は、第１発明において、前記脆性材料を押し下げる最大圧力部分が、前記スクライブラインの一端側から他端側へと移動するよう前記ブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度を変動させるようにしてあることを特徴とする。

第２発明では、脆性材料を押し下げる最大圧力部分が、スクライブラインの一端側から他端側へと移動するようブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度を変動させる。ブレーク時に、スクライブラインの一端側から他端側へと漸次脆性材料にかかる最大圧力部分が移動するようブレークバーの傾斜角度を変動させることにより、人間の手によって材料を引き裂く場合の圧力点移動と類似した圧力点移動を具現化することができ、脆性材料のブレーク後の端面に割れが生じることなく、高い品質にてブレークすることが可能となる。

また、第３発明に係る脆性材料ブレーク装置は、第１又は第２発明において、前記支持軸と前記ブレークバーとの一又は複数の連結部に、前記ブレークバーの傾斜による前記支持軸間の距離を調整する軸間距離調整機構を備えることを特徴とする。

第３発明では、支持軸とブレークバーとの一又は複数の連結部に、ブレークバーの傾斜による支持軸間の距離を調整する軸間距離調整機構を備える。ブレークバーが傾斜した場合、支持軸間の略水平方向の距離が短くなることから、支持軸に負荷が生じないように支持軸とブレークバーの連結部にスライダ機構等のいわゆる「逃げ」機構を設けることで、ブレークバーの傾斜を精度良く制御することができる。

また、第４発明に係る脆性材料ブレーク装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記ブレークバーが所定の位置より下方に移動することを規制する規制機構を備えることを特徴とする。

第４発明では、ブレークバーが所定の位置より下方に移動することを規制する規制機構、いわゆるストッパを備えることにより、ブレークバーの押し下げ速度が従来のサーボ式ブレーク装置よりも高速である場合であっても、過剰な押し下げが生じるのを未然に防止することが可能となる。したがって、脆性材料が薄板である場合だけでなく、厚板である場合であってもブレーク装置を変更することなくブレークすることが可能となる。

上記構成により、ブレークバーの支持軸を複数、例えば２軸とすることにより、支持軸の下降距離をそれぞれ変動させることでブレークバーを略鉛直面内で所望の角度で傾斜させることができる。したがって、例えばブレーク時に、スクライブラインの一端側から他端側へと漸次脆性材料にかかる圧力が変動するようブレークバーの傾斜角度を変動させることにより、人間の手によって材料を引き裂く場合の圧力点移動と類似した圧力点移動を具現化することができ、脆性材料のブレーク後の端面に割れが生じることなく、高い品質にてブレークすることが可能となる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の構成を示す正面図及び部分側面図である。図２（ａ）は、下降前の本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の構成を示す正面図であり、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の構成を示す部分側面図であり、図２（ｃ）は、下降後の本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の構成を示す正面図である。

本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置１は、図２（ａ）に示すように、二基のステッピングモータ５１、５１を機枠５０に対して上下動することが可能な支持部材（支持軸）５３、５３と一体として設けてある。ステッピングモータ５１、５１の回転に応じて、ブレークするための下降量を調整している。

図２（ｂ）に示すように、支持部材（支持軸）５３、５３の背面側にはリニアサーボモータ５７が設けてある。リニアサーボモータ５７、５７により、支持部材５３、５３が機枠５０に対して上下動する。

図２（ａ）に戻って、支持部材５３、５３の下部に設けてある上移動部材５４、５４を貫通して、下方に誘導軸５６、５６が設けてあり、誘導軸５６、５６は、ブレークバー支持部材５８に連結されている下移動部材５５、５５に固着されている。したがって、下移動部材５５、５５より下部にある部材は上移動部材５４、５４に吊るされているのと同様の状態となっている。

また、下移動部材５５、５５は、ブレークバー５９が固着されたブレークバー支持部材５８を支持しており、リニアサーボモータ５７、５７により支持部材５３、５３が上下動し、ブレークバー５９が上下動する。

一方、ブレークバー支持部材５８は、下移動部材５５、５５と回転することが可能に連結されている。したがって、リニアサーボモータ５７、５７の移動速度を変えることにより、ブレークバー支持部材５８を所望の方向へ傾斜させることができ、ブレークバー５９も傾斜させることが可能となっている。

ブレーク時には、従来のブレーク装置と同様に、Ｙ方向への移動及び回転することが可能なテーブル（図示せず）の上にブレーク対象となる脆性材料を載置し、ブレークバー５９の下降位置に脆性材料に生成されているスクライブラインを合わせ、リニアサーボモータ５７、５７の移動により、ブレークバー５９を下降させる。ブレークバー５９が過剰に下降しないように、衝突部６０及びストッパ６１で構成される規制機構を備えることが好ましい。

図３は、本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置１の規制機構の構成を模式的に示す、一基のステッピングモータ５１の回転軸を含む面での断面図である。図３（ａ）はブレーク前の状態を、図３（ｂ）はストッパ６１に衝突部６０が接触した状態を、それぞれ示している。

図３（ａ）に示すように、リニアサーボモータ５７が、ブレークバー５９と連結されている支持部材５３と接続されており（ブレークバー支持部材５８は図示せず）、ステッピングモータ５１の回転軸上に衝突部６０を設けてある。ストッパ６１は、テーブル１０の上に載置された脆性材料２０をブレークする前は、所定の間隔をおいて配置してある。所定の間隔は、ステッピングモータ５１の回転により調整することができる。ブレーク時にはリニアサーボモータ５７が高速移動することで支持部材５３ごとブレークバー５９が下降する。このとき、図３（ｂ）に示すように、衝突部６０がストッパ６１に衝突した時点でブレークバー５９は下降を停止する。

すなわちブレーク時には、二基のリニアサーボモータ５７、５７の移動速度を制御することにより、ブレークバー５９の下降速度を制御することができる。例えばブレーク対象となる脆性材料が薄板である場合には、リニアサーボモータ５７、５７の移動速度を低く抑制することでブレークバー５９の下降速度を遅く設定する。これにより、スクライブラインに沿ってブレークするとともに、余分な割れの発生を防止する。また、ブレーク対象となる脆性材料が厚板である場合には、リニアサーボモータ５７、５７の移動速度を高くすることでブレークバー５９の下降速度を速く設定する。これにより、スクライブラインに沿って割れにくい厚みを有する場合であっても、確実にブレークすることができる。

ブレーク対象となる脆性材料が厚板である場合、加速のついたブレークバー５９は慣性により容易に停止することが困難となり、過剰な押し下げが生じるおそれがある。そこで、ステッピングモータ５１、５１の回転軸の下端に、ストッパ６１、６１と接触する衝突部６０、６０を設けておくことにより、衝突部６０、６０がストッパ６１、６１と衝突するまではリニアサーボモータ５７、５７の移動速度でブレークバー５９が下降するが、衝突した時点でそれ以上下降しないよう規制することができる。これにより、ブレーク対象となる脆性材料が厚板であっても、安全に脆性材料をブレークすることができる。

なお、ストッパ６１、６１の衝突部６０、６０を受け止める部分は、回転することが可能な機構を有することが好ましい。衝突部６０、６０は回転することが可能奈構成となっており、ストッパ６１、６１との接触時に回転により面せん断力が発生するおそれがあり、ストッパ６１、６１には強い耐久性が要求される。そこで、例えばスラストベアリングの上に、円盤状部材の中央部分に回転軸を有する台座部を有し、台座部の回転軸部分をスラストベアリングに嵌め込んだストッパ６１、６１とすることにより、衝突部６０、６０の回転に応じてストッパ６１、６１の円盤状部材も回転し、面せん断力が生じるのを未然に回避することができる。したがって、ストッパ６１、６１の耐摩耗性が飛躍的に向上する。

リニアサーボモータ５７、５７の動作は、脆性材料ブレーク装置１の制御装置６２により制御される。図４は、本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置１の制御装置６２の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、制御装置６２は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）６３、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６５、入力インタフェース６６、出力インタフェース６７及び上述したハードウェアを接続する内部バス６８で構成されている。

ＣＰＵ６３は、内部バス６８を介して制御装置６２の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、ＲＯＭ６４に記憶されているコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ６５は、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。

入力インタフェース６６は、入力装置（図示せず）等から入力された指示情報を受け付け、受け付けた指示情報に従って、ＣＰＵ６３が接続されているアクチュエータ等へ指示信号を送出する。出力インタフェース６７は、ＣＰＵ６３からの指示信号を外部のアクチュエータ、例えばブレークバー５９の動作を制御するリニアサーボモータ５７、５７へ送出する。

図５は、二基のリニアサーボモータ５７、５７に対してＣＰＵ６３が送出するパルス信号の時間当たりのパルス数の例示図である。便宜的に図２の左側のリニアサーボモータ５７をＡ、右側のリニアサーボモータ５７をＢとする。

図６は、ブレークバー５９とブレーク対象となる脆性材料との位置関係を示す模式図である。以下、図５に示すパルス信号と合わせて説明する。

まず時刻０からｔ１までは、ＣＰＵ６３は、リニアサーボモータＡ、Ｂ両方に対して時間当たり一定パルス数のパルス信号を送出する。すなわちリニアサーボモータ５７、５７は同じ速度で移動し、ブレークバー５９は略水平状態を保ちながら等速度で下降する。したがって、ブレークバー５９は、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態へと水平に下降し、脆性材料２０との距離が縮まる。

時刻ｔ１からｔ２の間、ＣＰＵ６３は、リニアサーボモータＡに対して時刻ｔ０までと同じパルス数でパルス信号の送出を継続し、一方リニアサーボモータＢに対してはパルス信号の送出を停止する。すなわち、左側のリニアサーボモータ５７の下降によりブレークバー５９の左側は引き続き下降するのに対し、右側のリニアサーボモータ５７は下降を停止するのでブレークバー５９の右側は下降を停止する。したがって、ブレークバー５９は図６（ｃ）に示すように右上がりの状態となる。このとき、左側から順にブレークバー５９が脆性材料２０に接触し、スクライブラインに沿って押し下げることになるため、まず脆性材料２０の左端からブレークを開始する。

時刻ｔ２からｔ３の間、ＣＰＵ６３は、今度はリニアサーボモータＢに対して時刻ｔ０までと同じパルス数でパルス信号の送出を再度開始し、一方リニアサーボモータＡに対してはパルス信号の送出を停止する。すなわち、左側のリニアサーボモータ５７は下降を停止するのでブレークバー５９の左側はこれ以上下降せず、右側のリニアサーボモータ５７は再度下降するので、ブレークバー５９の右側のみが下降する。したがって、ブレークバー５９は図６（ｄ）に示すように略水平状態となるまで右側のみが下降し、左側から右側へ順次ブレークバー５９が脆性材料２０に接触して押し下げることにより、人の手によって順次引き裂かれる状態と同様の圧力付与状態を具現化することができる。

なお、ブレークバー５９が傾斜した場合、支持部材５３、５３には上下方向と交差する方向（例えば略水平方向）に応力が生じる。したがって、支持部材５３、５３によるブレークバー５９を支持するブレークバー支持部材５８の連結点間の距離が変動することで、リニアサーボモータ５７、５７の移動が円滑に行われず移動ムラが生じる等の悪影響が生じるおそれがあることから、応力発生を防止する軸間距離調整機構を備えることが好ましい。

軸間距離調整機構とは、支持部材５３、５３とブレークバー５９を支持するブレークバー支持部材５８とを連結している連結部に備え、ブレークバー５９の傾斜による支持部材５３、５３間の距離を調整することができる機構である。図７は、本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置１の軸間距離調整機構の例示図である。

ブレークバー５９を支持するブレークバー支持部材５８は、支持部材５３、５３と連結部７１、７２で連結されている。一の連結部７１は、支持部材５３と回転することが可能に連結されている。一方、他の連結部７２には、スライダ機構を形成する略方形の孔部７３が形成されている。

支持部材５３、５３の下降距離が変動し、ブレークバー支持部材５８及びブレークバー５９が傾斜した場合、連結部７２は孔部７３内をスライドし、支持部材５３、５３に応力が発生しない。したがって、リニアサーボモータ５７、５７の移動軸に応力が伝播せず、移動ムラの発生等を未然に回避することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、ブレークバー５９の支持部材（支持軸）５３を複数、例えば２軸とすることにより、支持軸の下降距離を変動させることでブレークバー５９をブレークバー５９の略鉛直面内で所望の角度で傾斜させることができる。したがって、例えばブレーク時に、スクライブラインの一端側から他端側へと漸次脆性材料にかかる圧力が変動するようブレークバー５９の傾斜角度を変動させることにより、人間の手によって材料を引き裂く場合の圧力点移動と類似した圧力点移動を具現化することができ、脆性材料のブレーク後の端面に割れが生じることなく、高い品質にてブレークすることが可能となる。

また、ブレークバー５９が所定の位置より下方に移動することを規制する規制機構、いわゆるストッパを備えることにより、ブレークバー５９の押し下げ速度が従来のサーボ式ブレーク装置よりも高速である場合であっても、過剰な押し下げが生じるのを未然に防止することが可能となる。したがって、脆性材料が薄板である場合だけでなく、厚板である場合であってもブレーク装置を変更することなくブレークすることが可能となる。

さらに、ブレークバー５９の傾斜制御は、上述した実施の形態ではリニアサーボモータ５７、５７の移動量を制御することにより行っているが、特にこれに限定されるものではなく、例えばステッピングモータ５１、５１の回転量を制御して行っても良い。

なお、脆性材料はガラス板に限定されるものではなく、分断する場合にスクライブラインを形成し、その後でブレーク処理をすることにより高い品質にて分断を行う脆性材料であれば、その種類を問わない。その他、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能である。例えば、二基のリニアサーボモータ５７、５７に対してＣＰＵ６３が送出するパルス信号の時間あたりのパルス数の変化は上述した実施例に限定されるものではなく、同様の効果を得ることができる種々のパルス信号出力パターンが存在することは、当業者であれば明らかである。

従来のサーボ式ブレーク装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の規制機構の構成を模式的に示す、一基のステッピングモータの回転軸を含む面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 二基のリニアサーボモータに対してＣＰＵが送出するパルス信号の時間当たりのパルス数の例示図である。 ブレークバーとブレーク対象となる脆性材料との位置関係を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る脆性材料ブレーク装置の軸間距離調整機構の例示図である。

符号の説明

１ 脆性材料ブレーク装置
５１ ステッピングモータ
５３ 支持部材（支持軸）
５７ リニアサーボモータ
５９ ブレークバー
６０ 衝突部（規制機構）
６１ ストッパ（規制機構）
７１、７２ 連結部
７３ 孔部（軸間距離調整機構）

Claims (4)

1. 脆性材料を支持する支持台と、
   スクライブラインが形成され、移動手段により移動される脆性材料を押し下げるブレークバーと
   を有し、該ブレークバーにより前記スクライブラインに沿って前記脆性材料をブレークする脆性材料ブレーク装置において、
   前記ブレークバーを上下動させる複数の支持軸と、
   該複数の支持軸を上下動させるモータと
   を備え、
   前記支持軸は、前記ブレークバーの長手方向に複数配設してあり、
   前記ブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度が変動するよう前記モータの動作を制御するようにしてあることを特徴とする脆性材料ブレーク装置。
2. 前記脆性材料を押し下げる最大圧力部分が、前記スクライブラインの一端側から他端側へと移動するよう前記ブレークバーの略鉛直面内での傾斜角度を変動させるようにしてあることを特徴とする請求項１記載の脆性材料ブレーク装置。
3. 前記支持軸と前記ブレークバーとの一又は複数の連結部に、前記ブレークバーの傾斜による前記支持軸間の距離を調整する軸間距離調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の脆性材料ブレーク装置。
4. 前記ブレークバーが所定の位置より下方に移動することを規制する規制機構を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の脆性材料ブレーク装置。

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