JP2014065213A - チップホルダユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スクライビングホイールの保持位置を安定させ、スクライブラインの直線性を向上させることができるチップホルダユニットを提供すること。
【解決手段】スクライビングホイール３０は円板状で中心に貫通孔３１を有し、円板の外周部に沿ってＶ字形の刃先を有する。チップホルダ本体１０はスクライビングホイール３０を挿入するための一定の幅を持つホルダ溝１２と、一対の支持部１３，１４を有する。支持部１３，１４の貫通孔１５，１６にベアリングホルダ１７，１８を挿入し、一対の球２５，２６及びその球を回転自在に保持するベアリング２４，２７及びベアリングホルダ１７，１８によってスクライビングホイール３０を挟み込んで回転自在に保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は脆性材料基板にスクライブラインを形成するためのスクライビングホイールを保持するチップホルダユニットに関するものである。

脆性材料基板を所望の寸法にスクライブし、分断するためスクライブ装置が用いられる。スクライブ装置は、脆性材料基板と対向するスクライブヘッドにチップホルダユニットを備えている。図１は、特許文献１に示されている従来のチップホルダユニットの断面図である。チップホルダユニット１００は、チップホルダ本体１１０、スクライビングホイール１２０、及びピン１３０を有し、チップホルダ本体１１０にスクライビングホイール１２０を取り付けたものである。

図１に示すようにチップホルダ１１０の下部には、ホルダ溝１１１及びピン孔１１２が形成されている。スクライビングホイール１２０は円板状の部材であり、２つの円形の側面の中心を貫通する貫通孔を有し、スクライビングホイール１２０の外周部に沿ったＶ字形の刃先を有する。Ｖ字形の刃先は、スクライビングホイール１２０の外周に沿った稜線を形成している。ピン１３０は円柱形の部材であり、スクライビングホイール１２０の貫通孔及びホルダ１１０のピン孔１１２に挿入されて、スクライビングホイール１２０を回転自在に保持するものである。

チップホルダ１００は、ピン１３０を用いてスクライビングホイール１２０をホルダ溝１１１内で保持し、ねじ１４０によってホルダ溝１１１の間隔を微調整できるようにしている。ピン１３０は側方に突出部を有する一対のワッシャ１４１，１４２によって保持され、ねじ１４３，１４４によりワッシャ１４１，１４２が夫々ねじ止めされている。

特開２０１１−０９３１８６号公報

従来のチップホルダユニットはホルダ溝をねじ１４０によって調整自在としており、スクライビングホイールの左右に合わせて１０〜２０μｍ程度のクリアランスが設けられている。しかしこのクリアランスは最適値に調整することが難しく、小さすぎればスクライビングホイールの回転抵抗が大きくなり、クリアランスが大きすぎれば、基板に形成するスクライブラインの直線性が低下する。従ってスクライビングホイールをその回転抵抗を小さくしながら安定して保持することが難しいという欠点があった。また、ピン孔とピン、ピンとスクライビングホイールとの間においてもそれぞれ回転抵抗が生じるため、スクライビングホイールの回転抵抗をさらに小さくすることは困難だった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、既に広く用いられている中心に貫通孔を持つスクライビングホイールを用い、スクライビングホイールの回転抵抗を小さくすると共に、スクライブラインの直線性を向上させることができるチップホルダユニットを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のチップホルダユニットは、円周面に断面Ｖ字状の刃が形成され、中央に円形の貫通孔を有するスクライビングホイールと、互いに平行な対向する面を有する一対の支持部、前記一対の支持部を同軸に貫通する貫通孔を有するチップホルダ本体と、前記貫通孔内に保持される一対のベアリングと、前記チップホルダ本体の貫通孔に挿入され、前記一対のベアリングの内輪から所定間隔を隔てて前記夫々一対のベアリングの外輪を保持する一対のベアリングホルダと、前記夫々のベアリングの内輪とスクライビングホイールの貫通孔の側面との間に挟み込まれ、前記スクライビングホイールの貫通孔の直径及び前記一対のベアリングの内径より大きい直径を有する２つの球と、を具備するものである。

ここで前記一対のベアリングと一対のベアリングホルダ及び２つの球を前記スクライビングホイールの外側より付勢する一対の付勢手段を有するようにしてもよい。

ここで前記球は、セラミックス真球としてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライビングホイールを球と微小なベアリングによって保持することによってチップホルダユニットを構成している。このため通常のスクライビングホイール、球及びベアリングを用いることでチップホルダを構成することができる。本発明では従来のピンを用いてスクライビングホイールを固定するチップホルダユニットに比べて、球とスクライビングホイール、球とベアリングの間にクリアランスがなく、スクライブラインの直線性を向上させることができる。さらに、スクライビングホイールの回転に伴いベアリング内輪が回転し、またスクライビングホイールと球との接触面積も小さいことから、回転抵抗をより小さくすることができる。又磨耗等により球の直径が多少変化してもベアリングホルダの間隔を適宜調整することによってクリアランスなくスクライビングホイールを保持することができるため、製造が極めて容易になるという効果が得られる。

図１は従来のチップホルダユニットの構成を示す図である。 図２は本発明の実施の形態によるチップホルダユニットの断面図である。 図３は本発明の実施の形態によるチップホルダの構成を示す正面図である。 図４は本発明の実施の形態によるチップホルダの正面図である。

本発明の実施の形態によるチップホルダユニットについて図面を用いて説明する。図２はチップホルダユニットの断面図、図３はその正面図である。チップホルダユニット１はチップホルダ１０とスクライビングホイール３０を有しており、チップホルダ１０の下端にスクライビングホイール３０を回転自在に保持するものである。チップホルダ１０は図４に正面図を示すように、下方の左右部分が切欠かれた直方体状の部材であり、上部にチップホルダ１０を固定するための貫通孔１１を有している。チップホルダ１０の下方にはホルダ溝１２が下方を開放するように形成され、ホルダ溝１２を挟む部分を支持部１３，１４とする。チップホルダ１０の支持部１３，１４の相対向する面はほぼ平行に形成され、ホルダ溝１２の間隔ｗはスクライビングホイール３０の厚さより十分大きくなるようにしておく。

左右の支持部１３，１４の最下端にはホルダ溝１２と垂直に交差し支持部１３，１４を夫々貫通する貫通孔１５，１６が同軸に形成される。貫通孔１５，１６は下端がわずかに開放されたスリットとされていてもよく、ベアリング及びベアリングホルダ１７，１８を保持するものである。ベアリングホルダ１７，１８は円柱状の部材であって、ベアリングの内輪に接触しないようにホルダ溝側の端面の中央部分には円形の凹部が形成され、凹部の外縁がベアリングの外輪にのみ接触するようにされている。

又チップホルダ１０には図示のように支持部１３，１４の上部に側方よりねじ溝１９，２０が設けられる。ねじ溝１９，２０は後述する板ばねをねじ止めするためのものである。

スクライビングホイール３０は、例えば焼結ダイヤモンドや超硬合金で形成された、例えば厚さｄの円板状の部材であって、外周部に沿って稜線を形成するＶ字形の刃を有している。スクライビングホイール３０の中心には円形の貫通孔３１が設けられる。この貫通孔３１の縁はわずかにテーパー状に形成されている。スクライビングホイール３０の外径は例えば１．０〜６．０ｍｍであり、貫通孔の直径は０．４〜１．５ｍｍである。スクライビングホイールの外径が小さいほど回転抵抗が高くなるため、本発明のチップホルダユニットは１．０〜３．０ｍｍのスクライビングホイールを使用する場合に特に好適である。

チップホルダの左右の支持部１３，１４の外側には一対の板ばね２１，２２が取付けられる。板ばね２１，２２は図２，図３に示すように平板状の部材であって、中央部に２箇所の折り曲げ部が形成された弾性部材であり、支持部より突出したベアリングホルダ１７，１８の一端をチップホルダの外側より押圧するものである。

さてこのチップホルダユニットの組立てについて、図２及び図３を用いて説明する。まず支持部１３側より貫通孔１５にベアリングホルダ１７を挿入し、外側より板ばね２１で貫通孔１５を閉じ、ボルト２３でねじ止めして板ばね２１を保持する。そしてベアリングホルダ１７の左端部にベアリング２４を取付ける。このときベアリング２４の外輪のみがベアリングホルダ１７に接触するようにする。ベアリング２４の内輪には球２５を接触させ、球２５をスクライビングホイール３０の中心の貫通孔３１の開口に形成されたテーパー部に接触させる。更にスクライビングホイール３０を介して図中左方向に球２５と同一の形状の球２６を接触させ、ベアリング２７の内輪をこの球２６に接触させる。次いでベアリング２７の外輪のみを貫通孔１６に挿入したベアリングホルダ１８によって保持する。このとき、ベアリングホルダ２４、２７は支持部よりわずかに突出するようにされている。この状態で図２の左側より板ばね２２によってベアリングホルダ１８を押圧して保持するようにし、ボルト２８で板ばね２２を固定してスクライビングホイール３０がホルダ溝１２の略中央に位置するように調整する。ここで板ばね２１，２２、ボルト２３，２８は、ベアリングホルダ１７，１８とベアリング２４，２７、球２５，２６を中央のスクライビングホイール３０に向けて付勢する付勢手段を構成している。

このように本実施の形態のチップホルダユニットでは、ベアリングホルダ１７，１８とベアリング２４，２７、球２５，２６及びその間に保持されているスクライビングホイール３０はチップホルダ１から脱落することはなくなる。そして球２５，２６の直径を適宜選択しておくことにより、スクライビングホイール３０は軸方向にほとんど移動することなく、球２５，２６と共にベアリング２４，２７により回転自在に保持されることとなる。

ここで極小径のベアリング２４，２７を用いて球２５，２６を介してスクライビングホイール３０を保持することによって、スクライビングホイールを回転させてスクライブする際に摩擦を極めて小さくすることができる。そのため回転がスムーズとなり、スクライブ荷重を軽くすることができる。

尚この実施の形態ではスクライビングホイールは既に広く用いられている中心に貫通孔を有するスクライビングホイールを用いることができる。又スクライビングホイールとベアリングの内輪に当接する一対の球２５，２６は汎用的なセラミックス真球（Ｓｉ₃Ｎ₄）や金属球など種々の球を用いることができるが、硬度の高い焼結ダイヤモンドや超硬合金製のスクライビングホイールと接触し磨耗するため、比較的硬度の高いセラミックス真球を用いることにより、球の寿命を長くすることができる。この球２５，２６の直径は、スクライビングホイール３０自体の直径よりも小さく、ボールベアリングの内径及びスクライビングホイール３０の貫通孔３１よりも大きければよく、この範囲の直径、例えばφ０．５〜φ１．５ｍｍの直径を有する種々の球体を用いることができる。スクライビングホイールはその使用対象などに応じて複数の大きさのものがあり、貫通孔の径も異なっているが、汎用的な球を用いることでスクライビングホイールの貫通孔毎にピンを準備しておく必要がなくなる。

尚この実施の形態では一対のベアリングホルダ１７，１８は貫通孔１５，１６よりわずかに外方に突出して保持されており、板ばね２１，２２により内向きに押圧するように力が加わっている。これによってベアリングの内輪とスクライビングホイールとが球を介して所定の位置に固定されることとなり、クリアランスの調整作業が不要となる。又スクライビングホイールの両側にクリアランスがないため、スクライブラインの直線性を向上させることができる。更に、使用により球又はスクライビングホイールのテーパー部が徐々に磨滅することがあるが、この場合にも板ばね２１，２２の押圧力を調整することによりスクライビングホイール３０の位置を中心位置に保持することができ、長時間に渡ってスクライブラインの直線性を損なうことはない。

尚この実施の形態では板ばねとボルトによってベアリングホルダを保持するようにしているが、一対のベアリングホルダによってスクライビングホイールを両側から押圧する状態でチップホルダ１０にロウ付けなどで固定するようにしてもよい。

本発明は、スクライブ中のスクライビングホイールの位置を安定させることができるので、スクライブを自動で行うスクライブ装置や、脆性材料基板を手切りする脆性材料切断用カッターに用いることができる。

１ チップホルダユニット
１０ チップホルダ
１１ 貫通孔
１２ ホルダ溝
１３，１４ 支持部
１５，１６，３１ 貫通孔
１７，１８ ベアリングホルダ
１９，２０ ねじ溝
２１，２２ 板ばね
２３，２８ ボルト
２４，２７ ベアリング
２５，２６ 球
３０ スクライビングホイール

Claims (3)

1. 円周面に断面Ｖ字状の刃が形成され、中央に円形の貫通孔を有するスクライビングホイールと、
   互いに平行な対向する面を有する一対の支持部、前記一対の支持部を同軸に貫通する貫通孔を有するチップホルダ本体と、
   前記貫通孔内に保持される一対のベアリングと、
   前記チップホルダ本体の貫通孔に挿入され、前記一対のベアリングの内輪から所定間隔を隔てて前記夫々一対のベアリングの外輪を保持する一対のベアリングホルダと、
   前記夫々のベアリングの内輪とスクライビングホイールの貫通孔の側面との間に挟み込まれ、前記スクライビングホイールの貫通孔の直径及び前記一対のベアリングの内径より大きい直径を有する２つの球と、を具備するチップホルダユニット。
2. 前記一対のベアリングと一対のベアリングホルダ及び２つの球を前記スクライビングホイールの外側より付勢する一対の付勢手段を有する請求項１記載のチップホルダユニット。
3. 前記球は、セラミックス真球である請求項１記載のチップホルダユニット。

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