JP2016141028A - スクライブ装置 - Google Patents

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正信 曽山
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Abstract

【課題】スクライビングホイールがピン軸方向に移動することによりスクライブラインの形成位置がずれるという問題点に鑑みてなされたものであって、スクライブラインの形成位置を安定させ、所望の位置からのずれが生じないようにするスクライブ装置を提供する。
【解決手段】スクライブ装置1は、保持部62a、保持部62bの厚みを変えることによって、正面視におけるスクライビングホイール40の保持位置Hを回転軸23の軸中心Sから外れる構成としている。このためスクライブラインの形成を開始すると、脆性材料基板15から受ける反力によって、スクライビングホイールとピン軸50が斜めになり、側面42a側が保持壁65aに近づく方向に移動し、側面42aと保持壁65aとのクリアランスがゼロになる。
【選択図】図2

Description

本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板の分断において、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成する際に用いるスクライブ装置に関する。
ガラス基板等の脆性材料基板を所望の寸法に分断する際、一般的にスクライブ装置が用いられる。このスクライブ装置は、スクライビングホイールを保持するためのホルダにスクライビングホイールを取り付けて使用される。また、このスクライビングホイールは、ホルダの保持部に形成されたピン孔と、スクライビングホイールの側面に形成された貫通孔とに、円柱状のピン軸を挿入することで、保持部間(保持溝)に保持される。
そして、ホルダに取り付けられたスクライビングホイールは、回転自在に保持されており、脆性材料基板の表面を回転しながら進むことで、脆性材料基板にスクライブラインを形成する。なお、このようなスクライブ装置として、例えば、特許文献1に記載されているようなスクライブ装置がある。
国際特許公開 WO2007/063979号公報
ホルダに取り付けられたスクライビングホイールは、上述のようにスクライブラインを形成するために保持溝で回転する必要がある。したがって、保持溝の幅はスクライビングホイールの厚みより若干広くなっており、スクライビングホイールと保持部との間にはクリアランスが確保されている。具体的には、スクライビングホイールの厚みが0.65mmの場合には、保持溝の幅は0.02mm程度広くなっている。このように、スクライビングホイールと保持部との間にクリアランスが存在することによって、スクライビングホイールは、回転自在に保持される。
一方で、このクリアランスによって、スクライビングホイールは、ホルダ溝内でピン軸に沿って0.02mm程度移動できることになってしまう。したがって、スクライブラインを形成する際に、スクライビングホイールがピン軸方向に移動してしまうことで、スクライブラインの形成位置が安定しなくなり、従来のスクライブ装置では、スクライブラインが所望の位置からずれるということが問題となっていた。
本発明は、上述したスクライビングホイールがピン軸方向に移動することによりスクライブラインの形成位置がずれるという問題点に鑑みてなされたものであって、スクライブイラインの形成位置を安定させ、所望の位置からのずれが生じないようにするスクライブ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、本発明のスクライブ装置は、スクライビングホイールと、前記スクライビングホイールの貫通孔に貫通されたピン軸と、本体部と、前記本体部の下方側に形成され前記スクライビングホイールを保持する一対の保持部と、同軸上に位置し前記保持部にそれぞれ形成されるとともに前記ピン軸が挿通されたピン孔と、を有するホルダと、を備えたホルダユニットと、鉛直方向に伸びる回転軸を中心に前記ホルダユニットを回転自在に保持するスクライブヘッドと、を備えるスクライブ装置であって、前記スクライビングホイールは、正面視において前記回転軸の軸中心から外れて保持されていることを特徴とする。
本発明のスクライブ装置によれば、スクライブラインの形成を開始すると、スクライビングホイールとピン軸とが斜めになって進むため、スクライビングホイールが一方の保持部側へと寄ることになる。このため、スクライビングホイールと保持部との間のクリアランスによってスクライビングホイールがピン軸方向へ移動することが規制される。したがって、スクライブ装置は、スクライブラインの形成位置を安定させることができる。
また、本発明のスクライブ装置は、前記スクライブヘッドが、前記回自転軸が取り付けられたホルダジョイントを備え、前記ホルダユニットは、前記ホルダの本体部を前記ホルダジョイントに固定することを特徴とする。
本発明のスクライブ装置によれば、摩耗等で交換が必要になったホルダユニットの交換を簡単に行うことができる。
また、本発明のスクライブ装置は、前記ホルダの一対の前記保持部が、厚さが異なっていることを特徴とする。
本発明のスクライブ装置によれば、ホルダの保持溝の厚さを調整して加工することによって上記効果を簡単に奏することができる。
また、本発明のスクライブ装置は、前記ホルダジョイントが垂直壁を備え、前記ホルダユニットは、前記ホルダの前記本体部側面を前記垂直壁に接触させて前記ホルダジョイントに固定されていることを特徴とする。
本発明のスクライブ装置によれば、ホルダジョイントの垂直壁の厚さを調整することによって上記効果を簡単に奏することが可能となる。
また、本発明のスクライブ装置は、前記ホルダジョイントが垂直壁を備え、前記垂直壁と前記ホルダの前記本体部側面との間に距離調整部材が配置されていることを特徴とする。
本発明のスクライブ装置によれば、距離調整部材を用いるだけで上記効果を簡単に奏することができる。
実施形態1のスクライブ装置の概略図である。 図2(A)は実施形態1のホルダユニットの正面図であり、図2(B)は比較例としてのホルダユニットの正面図である。 図3(A)は実施形態1のホルダユニットの側面図であり、図3(B)は上方視におけるホルダユニットの概念図である。 図4(A)は実施形態1のスクライブ装置でスクライブラインを形成する前の上方視におけるホルダユニットの概念図であり、図4(B)はスクライブラインを形成している状況での上面視におけるホルダユニットの概念図である。 実施形態2のホルダユニットの正面図である。 実施形態3のホルダユニットの正面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであり、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態にも適応できるものである。
[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態に係るスクライブ装置1の概略図である。スクライブ装置1は、移動台10を備えている。移動台10は、ボールネジ11と螺合されており、モータの駆動によりこのボールネジ11が回転することで、一対の案内レール12に沿ってy軸方向に移動可能となっている。
移動台10の上面には、モータ13が設置されている。モータ13は、上部に位置するテーブル14をxy平面で回転させて所定角度に位置決めする。モータ13により水平回転可能なテーブル14は、図示しない真空吸着手段を備えており、テーブル14上に載置された脆性材料基板15をこの真空吸着手段によって保持する。
この脆性材料基板15は、ガラス基板、低温焼成セラミックスや高温焼成セラミックスからなるセラミック基板、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板等である。また、脆性材料基板15は、基板の表面又は内部に薄膜或いは半導体材料を付着させたり、含ませたりしたものであってもよい。また、脆性材料基板15は、その表面に脆性材料に該当しない薄膜等が付着されていても構わない。
スクライブ装置1は、テーブル14に載置された脆性材料基板15の上方に、この脆性材料基板15の表面に形成されたアライメントマークを撮像する二台のCCDカメラ16を備えている。移動台10とその上部のテーブル14とを跨ぐように、ブリッジ17が支柱18a、18bに架設されている。
ブリッジ17にはガイド19が取り付けられており、スクライブヘッド20はこのガイド19に案内されてx軸方向に移動するように設置されている。スクライブヘッド20は下端にホルダジョイント21を備えている。ホルダ60にスクライビングホイール40が保持されているホルダユニット30が、ホルダジョイント21を介してスクライブヘッド20に取り付けられている。
ここで、スクライブ装置1を用いて脆性材料基板15へスクライブラインを形成する工程の概略を説明する。まず、スクライブヘッド20に取り付けられたホルダ60にスクライビングホイール40を取り付ける。そして、スクライブ装置1は、一対のCCDカメラ16によって脆性材料基板15の位置決めを行う。次いで、スクライブ装置1は、スクライブヘッド20を所定の位置に移動させ、スクライビングホイール40に対して所定の荷重を印加して、脆性材料基板15へ接触させる。そして、スクライブ装置1は、スクライブヘッド20をX軸方向に移動させることにより、脆性材料基板15の表面に所定のスクライブラインを形成する。なお、スクライブ装置1は、必要に応じてテーブル14を回動ないしY軸方向に移動し、上記の場合と同様にしてスクライブラインを形成する。
次に、ホルダユニット30の詳細について図を用いて説明する。図2(A)はホルダユニット30の正面図であり、図2(B)は比較例としてのホルダユニット30´の正面図である。また、図3(A)はホルダユニット30の側面図であり、図3(B)は図3(A)の矢印Aで示した上方視におけるホルダユニット30の概念図である。なお、図2(A)、図3(A)には、ホルダユニット30が直接取り付けられるホルダジョイント21が併せて図示されている。また、図3(B)は、後述する回転軸23の軸中心Sと、スクライビングホイール40の保持位置Hとの関係を示すための概念図であるため、ホルダユニット30について一部図示を省略している。また、図2(B)の比較例としてのホルダユニット30´は、ホルダユニット30とホルダ60の形状のみが異なっているだけである。したがって、図2(B)では、ホルダユニット30と同様の符号を用いるとともに説明を省略する。
ホルダユニット30は、スクライビングホイール40と、ピン軸50と、ホルダ60と、が一体となったものである。ホルダユニット30は、図3(A)に示すようにホルダジョイント21に取付ネジ31によって取り付けられている。
ここで、ホルダジョイント21は、垂直壁22aと水平壁22bからなり断面形状が逆L字状の取付部22と、取付部22の水平壁22bの天面側から鉛直方向に伸びた回転軸23と、回転軸23が挿通された二つのベアリング24a、24bと、で構成されている。
ホルダジョイント21に取り付けられたホルダユニット30は、ホルダユニット30の側面が取付部22の垂直壁22aと接触し、ホルダユニット30の上面が水平壁22bと接触する。また、垂直壁22aには、図2(A)に示すように取付ネジ31が挿入されるネジ孔25が形成されている。
そして、ホルダジョイント21は、取付部22に取り付けられたホルダユニット30をスクライブヘッド20から露出するようにして、スクライブヘッド20の内部へと固定される。この時、ホルダジョイント21に固定されたホルダユニット30は、回転軸23を中心として回転自在となっている。なお、一点鎖線Sは、回転軸23の軸中心を示している。
また、スクライブ装置1を用い脆性材料基板15の表面にスクライブラインを形成する際、スクライビングホイール40は図2(A)の矢印Rの方向に進むように回転する。なお、スクライブ装置1は、ホルダジョイント21を用いないで、ホルダユニット30自身が回転軸23やベアリング24a、24bを備える構成でも構わない。
スクライビングホイール40は、例えば焼結ダイヤモンドや超硬合金等で形成された、円板状の部材である。また、スクライビングホイール40にはピン軸50が貫通するための貫通孔41が円板の両側面42a、42bの中心に形成されている。また、スクライビングホイール40には稜線を形成するV字状の刃が外周部に形成されている。また、本実施形態のスクライビングホイール40は、厚さが約0.65mmであり、外径が約2.0mm、貫通孔41の径が約0.8mm、刃の刃先角が約130°である。
ピン軸50は、例えば焼結ダイヤモンドや超硬合金等で形成された、円柱状の部材であり、図2(A)に示すように一端が尖頭形状の尖頭部51になっている。また、本実施形態のピン軸50の径は約0.8mmとなっている。
ホルダ60は、ステンレスや炭素工具鋼からなる本体部61からなる。本体部61は、図3(A)に示すように下方側が側面視において下端に向かって幅が狭くなる台形状となっている。また、本体部61の台形状部分には、それぞれ保持部62a、62bが形成されており、保持部62a、62bとの間に保持溝63が形成される。なお、ホルダ60は本体部61を一つの基材で構成しているが、例えば、保持部62a、62bをそれぞれ有する二つの基材を固定することで本体部61を形成したものでも構わない。
保持部62a、62bには、ピン軸50が挿通されるピン孔64a、64bが同軸位置に形成されている。したがって、スクライビングホイール40の側面42aは保持部62aと対向し、側面42bは保持部62bと対向する。側面42aと対向する保持部62aの対向面は保持壁65aとなり、側面42bと対向する保持部62bの対向面は保持壁65bとなる。
本体部61の上部には、取付ネジ31が挿入されるネジ孔66が形成されている。また、保持部62a側には止め金68aがネジ69aで取り付けられており、保持部62b側には止め金68bがネジ69bで取り付けられている。この止め金68a、68bは、ピン孔64a、64bを閉塞するためのものである。
以上のようなスクライブ装置1は、スクライビングホイール40と、スクライビングホイール40の貫通孔41に貫通されたピン軸50と、本体部61の下方側の保持部62a、62bに設けられたピン孔64a、64bにピン軸50が挿通されたホルダ60と、を備えたホルダユニット30と、回転軸23を中心にホルダユニット30を回転自在に保持するとともにスクライブヘッド20内部へ固定されるホルダジョイント21と、を備えている。
また、スクライブ装置1は、正面視において、スクライビングホイール40のピン軸50における回転位置である保持位置Hを、回転軸23の軸中心Sから外して形成されている。この点についてより具体的に説明する。
まず、比較例として示している図2(B)のホルダユニット30´は、回転軸23の軸中心S上にスクライビングホイール40が保持されている。一方、本実施形態のホルダユニット30は、回転軸23の軸中心S上でスクライビングホイール40は保持されておらず、軸中心Sから外れた位置で保持されている。
また、スクライブ装置1における回転軸23の軸中心Sと、スクライビングホイール40の保持位置Hの関係は、図3(B)に示すように、保持位置Hは、進行方向Rに対して軸中心Sよりも右側後方に位置している。
なお、図2(B)のホルダユニット30´のように正面視において回転軸23の軸中心Sとスクライビングホイール40の保持位置とが一致している状態で、進行方向Rに対して保持位置Hが単に後方に位置(進行方向Rに沿って、軸中心Sと保持位置Hが同一線上に位置)するものは、所謂キャスター効果を利用したスクライビングホイール40の姿勢制御として既によく知られている構成である。
本実施形態のスクライブ装置1は、図2(A)、図3(B)に示すように、正面視において回転軸23の軸中心Sからスクライビングホイール40の保持位置Hが外れ、進行方向Rに対して保持位置Hが斜め後方に位置するように保持している。
このようなスクライブ装置1を用いて脆性材料基板15の表面にスクライブラインを形成した時のホルダユニット30について、図を用いて説明する。
図4(A)はスクライブ装置1を用いて脆性材料基板15の表面にスクライブラインを形成する直前の上方視のホルダユニット30の概念図であり、図4(B)はスクライブラインを形成している状況での上面視のホルダユニット30の概念図である。なお、図3(B)と同様、図4においてもホルダユニット30の一部の構成は図示を省略している。
図4(A)に示すように、回転軸23の軸中心Sからスクライビングホイール40の保持位置Hが外れたホルダユニット30を用いてスクライブラインの形成を開始すると、図4(B)に示すように、脆性材料基板15から受ける反力によって、スクライビングホイール40とともにピン軸50が斜めになる。この状態でスクライビングホイール40は、回転しながら進行することになり、側面42a側が保持壁65aに近づく方向に移動し、保持壁65aへと接触する。
このため、スクライビングホイール40の側面42aと保持壁65aとのクリアランスがゼロになる。したがって、スクライビングホイール40は、スクライブラインを形成する際に、ピン軸50に沿った移動を規制されることになる。このため、スクライブ装置1はスクライブラインの形成位置が安定することになり、所望の位置へスクライブラインを形成することができる。
なお、本実施形態においてスクライブ装置1は、保持部62a、保持部62bの厚みを変えることによって、正面視におけるスクライビングホイール40の保持位置Hを回転軸23の軸中心Sから外れる構成としている。具体的には、図3(B)に示すように、保持部62aの厚みWaが保持部62bの厚みWbに比べ薄くなっている。
また、スクライブ装置1は、正面視における軸中心Sからの保持位置Hのズレ量を400〜500μm程度としてスクライブラインを形成したところ、形成位置が安定したスクライブラインを形成することができた。
[実施形態2]
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図5はホルダジョイント121に取り付けられたホルダユニット130の正面図である。
ホルダジョイント121は、実施形態1のホルダジョイント21と同様の構成となっているため詳細な説明を省略する。
ホルダユニット130は、実施形態1のホルダユニット30と異なり、ホルダユニット130を構成するホルダ160の保持部162aと保持部162bの厚さが同様の厚みになっている。その他の構成については、実施形態1のホルダユニット30と同様の構成となっているため詳細な説明を省略する。
本実施形態において、スクライブ装置1は、距離調整部材80を用いて正面視においてスクライビングホイール140の保持位置Hを回転軸123の軸中心Sから外れる構成としている。
具体的には、保持部162b側の側面とホルダジョイント121の垂直壁122aとの間に、厚さが400〜500μm程度の金属製の板材からなる距離調整部材80が配置されている。ホルダユニット130を垂直壁122aに取り付けるための取付ネジ131が貫通するネジ穴が距離調整部材80には形成されており、距離調整部材80は、取付ネジ131を用いて、保持部162bの側面と垂直壁122aとの間に固定されている。
このような構成のホルダユニット130であってもスクライブ装置1に用いてスクライブラインを形成すると、脆性材料基板15から受ける反力によって、スクライビングホイール140とともにピン軸150が斜めになる。この状態でスクライビングホイール140は、回転しながら進行することになり、側面142a側が保持壁165aに近づく方向に移動し、保持壁165aへと接触する。
このため、スクライビングホイール140の側面142aと保持壁165aとのクリアランスがゼロになる。したがって、スクライビングホイール140は、スクライブラインを形成する際に、ピン軸150に沿った移動を規制されることになる。このため、スクライブ装置1はスクライブラインの形成位置が安定することになり、所望の位置へスクライブラインを形成することができる。
また、本実施形態のスクライブ装置1は、同じ幅の保持部162a、162bからなるホルダ160を用いることができるため、特別に製造したホルダを用いることなく一般的に用いられるホルダユニットをそのまま使用することができる。
[実施形態3]
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図6はホルダジョイント221に取り付けられたホルダユニット230の正面図である。
ホルダジョイント221は、実施形態1のホルダジョイント21に比べ、垂直壁222aの厚さが400〜500μm程度厚くなっている。なお、他の構成は同様となっているため、詳細な説明を省略する。
ホルダユニット230は、実施形態2のホルダユニット130と同様に、ホルダユニット230を構成するホルダ260の保持部262aと保持部262bの厚さが同様の厚みになっている。
本実施形態において、スクライブ装置1は、ホルダジョイント221の垂直壁222aの厚さを調整することにで、正面視においてスクライビングホイール240の保持位置Hを回転軸223の軸中心Sから外れる構成としている。
このような構成のホルダユニット230であってもスクライブ装置1に用いてスクライブラインを形成すると、脆性材料基板15から受ける反力によって、スクライビングホイール240とともにピン軸250が斜めになる。この状態でスクライビングホイール240は、回転しながら進行することになり、側面242a側が保持壁265aに近づく方向に移動し、保持壁265aへと接触する。
このため、スクライビングホイール240の側面242aと保持壁265aとのクリアランスがゼロになる。したがって、スクライビングホイール240は、スクライブラインを形成する際に、ピン軸250に沿った移動を規制されることになる。このため、スクライブ装置1はスクライブラインの形成位置が安定することになり、所望の位置へスクライブラインを形成することができる。
また、本実施形態のスクライブ装置1は、同じ幅の保持部262a、262bからなるホルダ260を用いることができるため、特別に製造したホルダを用いることなく一般的に用いられるホルダユニットを使用することができる。また、本実施形態のスクライブ装置1は、実施形態2の距離調整部材80のような特別な部材も不要となる。
なお、スクライブ装置1は、例えば図3(B)に示すように、上述の実施形態において何れも正面視においてスクライビングホイール40の保持位置Hが進行方向Rに対して軸中心Sよりも右側後方に位置するように外れているが、左側後方に外れる構成でも構わない。
1…スクライブ装置
10…移動台
11…ボールネジ
12…案内レール
13…モータ
14…テーブル
15…脆性材料基板
16…CCDカメラ
17…ブリッジ
18a、18b…支柱
19…ガイド
20…スクライブヘッド
21…ホルダジョイント
22…取付部
22a…垂直壁
22b…水平壁
23…回転軸
24a、24b…ベアリング
25…ネジ孔
30、30´、130、230…ホルダユニット
31、131…取付ネジ
40、140、240…スクライビングホイール
41…貫通孔
42a、42b、142a、242a…側面
50、150、250…ピン軸
51…尖頭部
60、160、260…ホルダ
61…本体部
62a、62b、162a、162b、262a、262b…保持部
63…保持溝
64a、64b…ピン孔
65a、65b、165a、265a…保持壁
66…ネジ孔
68a、68b…止め金
69a、69b…ネジ
80…距離調整部材

Claims (5)

  1. スクライビングホイールと、前記スクライビングホイールの貫通孔に貫通されたピン軸と、
    本体部と、前記本体部の下方側に形成され前記スクライビングホイールを保持する一対の保持部と、同軸上に位置し前記保持部にそれぞれ形成されるとともに前記ピン軸が挿通されたピン孔と、を有するホルダと、を備えたホルダユニットと、
    鉛直方向に伸びる回転軸を中心に前記ホルダユニットを回転自在に保持するスクライブヘッドと、
    を備えるスクライブ装置であって、
    前記スクライビングホイールは、正面視において前記回転軸の軸中心から外れて保持されていることを特徴とするスクライブ装置。
  2. 前記スクライブヘッドは、前記回自転軸が取り付けられたホルダジョイントを備え、
    前記ホルダユニットは、前記ホルダの本体部を前記ホルダジョイントに固定することを特徴とする請求項1に記載のスクライブ装置。
  3. 前記ホルダの一対の前記保持部は、厚さが異なっていることを特徴とする請求項1または2に記載のスクライブ装置。
  4. 前記ホルダジョイントは垂直壁を備え、
    前記ホルダユニットは、前記ホルダの前記本体部側面を前記垂直壁に接触させて前記ホルダジョイントに固定されていることを特徴とする請求項2に記載のスクライブ装置。
  5. 前記ホルダジョイントは垂直壁を備え、
    前記垂直壁と前記ホルダの前記本体部側面との間に距離調整部材が配置されていることを特徴とする請求項2に記載のスクライブ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110901276A (zh) * 2019-12-04 2020-03-24 厦门翟素工艺品有限公司 一种艺术镶嵌开槽装置

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