JP2017061407A - 脆性材料板切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切断縁部を高品質なものにする脆性材料板切断装置の提供。
【解決手段】脆性材料板１２を切断縁部３４に沿って切断するための切断ツールと、脆性材料板１２を支持および固定する装置と、を備え、固定装置が、気体が流れることができる本体部１４と、気体を本体部１４に供給して本体部１４を通じて気体を案内する気体案内装置１８であって、本体部１４から出る気体上に脆性材料板１２を支持可能である、気体案内装置１８と、を備え、脆性材料板１２を固定装置に対して固定するための固定ユニット２０を特徴とし、固定ユニット２０は、接触領域内で本体部１４と接触するように脆性材料板１２と相互作用し、切断縁部３４は、接触領域の外側に出る気体によって持ち上げられ、本体部１４から一定の距離を置いて位置決めされる、切断装置。
【選択図】図２ａ）

Description

本発明は、ガラス板、特にガラス薄板などの、脆性材料から作製される板を、ガラス板が切断縁部に沿って切断される切断過程の間、支持および固定し、切断するための装置に関し、装置は、本体部を通じて気体が流れることができる該本体部と、気体を本体部に供給して本体部を通じて気体を案内するための気体案内装置とを備え、上記ガラス板は、本体部を出る気体上に支持可能である。

ガラス板を切断するための方法は基本的に、２つのカテゴリに区分することができる。一方では、１回の作業ステップにおいてガラス板を切断縁部に沿って完全に断ち切ることが可能であり、または、他方では、ガラス板を線に沿って部分的に切るかもしくは研削し、その後ガラス板を破断することが可能であり、ここで、上記線が破断縁部を画定する。結果として、最初の方法によって切断縁部が生成され、一方で、後者の方法によって研削および破断縁部が生成される。以下において、切断縁部という用語は、ガラス板を切断することによって生成されるすべての縁部を表すものとする。２つの方法のうちのいずれが利用されるかは、ワークピースの材質および厚さによって決定される。両方の事例において、ガラス板を完全に断ち切るかまたは部分的に切るために、レーザが利用され得る。部分的に切ることはまた、たとえば、ダイヤモンドから作製される研削機、または切断砥石によって実施される場合もある。本出願の範囲内で、ガラス板は、後に説明される問題が当てはまる脆性材料から作製されるすべての板を表すものとする。

両方の方法において、ガラス板は、固定される必要がある支持プレートに装填されなければならない。固定は、ガラス板が支持プレートに引き寄せられ、それによって支持プレートに固定されるように、負圧または真空によって行われ得る。生産制限に起因して、支持プレートは決して理想的な平面ではなく、それによって、一定の不均一性を回避することはできない。特にガラス薄板、すなわち、２００μｍ未満のガラス厚を有するガラス板における不均一性に起因して、ガラス板に張力および張力ピークが制御不能にもたらされ、それによって、最悪の場合にはガラス板が破断するおそれがあり、いずれにせよ、張力が切断縁部まで拡大している場合には切断縁部の品質が劣ることになるおそれがある。さらに、この場合、支持プレートに損傷を与えることなくガラス板を完全に断ち切ることは困難であり、そのため、この固定方法は、主に研削およびその後の破断に適しており、後者は支持プレートの外側で実施される。

従来技術において、圧縮空気によって与えられるガスクッション、特にエアクッション上でガラス板を指示することによって、支持プレートの不均一性の問題に対処することが既知であり、使用される気体は、所与の用途に従って自由に選択され得る。それによって張力は低減されるが、ガラス板の位置は高さ方向についても横方向についても、エアクッションによって明瞭に規定することができず、とは言え、前もって明瞭に規定された切断縁部に沿ってガラス板を切断するためにこれは必要であるため、ガラス板を固定するために追加の方策をとらなければならない。したがって、ガラス板に接する固定装置を利用することが必要である。しかしながら、切断縁部の進行は固定装置の位置に対して調整されなければならないため、切断過程の間の自由度は低減する。

切断過程の間、ガラス板を支持および固定するための装置が、欧州特許第１ ０４４ ９３０号明細書に開示されており、ガラス板が研削線に沿って破断される。装置は、梁を通じて気体が流れることができる２つの該梁を備え、気体は対応するラインを介して提供される。梁の支持面上に正圧および負圧が与えられ得る。正圧を与えることによって、ガラス板３は所望の位置に容易に移動され得、負圧を与えることによって、ガラス板は所望の位置に固定される。負圧を加えることによって、ガラス板は梁に接している。２つの梁は、互いから離間され隙間を形成して設けられる。切断縁部を本体部から離隔して配置するために、ガラス板は、切断縁部が隙間の領域内に位置決めされるように配置する必要がある。

切断過程の間、ガラス板を支持および固定するための装置が、欧州特許第０ ４５７ ７５１号明細書に示されており、ガラス板が切断縁部に沿って破断される。本体部は、吸引ボックスを通じて気体が流れることができる該吸引ボックスの形態で設けられる。負圧に起因して、ガラス板は吸引ボックスに引き寄せられる。ガラス板は、可動突出部によって切断縁部に沿って破断される。切断縁部は、吸引ボックスの中に可動突出部も位置する該吸引ボックスの隙間の内側に配置される必要がある。また、この場合、間隙は、切断縁部を本体部から離隔して配置する必要がある。

欧州特許第１ ０４４ ９３０号明細書 欧州特許第０ ４５７ ７５１号明細書

したがって、本発明は、所与の切断方法に制限されることなく、結果もたらされる切断縁部を高品質なものにして、柔軟な切断を可能にする、脆性材料板切断装置を提供することを目的とする。

その目的は、請求項１の特徴記載分の特徴を含む、最初に記載されたような以下の装置によって、達成される。
脆性材料板を切断縁部に沿って切断するための切断ツールと、
脆性材料板が切断される切断過程の間、前記脆性材料板を支持および固定するための固定装置と、を備える脆性材料板切断装置であって、
前記固定装置が、気体が流れることができる本体部と、気体を前記本体部に供給して前記本体部を通じて前記気体を案内するための気体案内装置であって、前記本体部から出る前記気体上に前記脆性材料板を支持可能である、気体案内装置と、を備え、
前記脆性材料板を前記固定装置に対して固定するための固定ユニットを特徴とし、前記固定ユニットは、前記切断過程の間、接触領域内で前記本体部と接触するように前記脆性材料板と相互作用し、
前記切断縁部は、前記接触領域の外側に出る前記気体によって持ち上げられ、前記本体部から一定の距離を置いて位置決めされる、切断装置。

本発明の装置が、ガラス板を装置に対して固定するための固定ユニットを備え、上記固定ユニットが、ガラス板が切断過程の間、接触領域内で本体部と接触するようになるように、ガラス板と相互作用し、切断縁部が、接触領域の外側に出る気体によって持ち上げられ、本体部から一定の距離を置いて位置決めされるということに起因して、以下の技術的効果および利点を達成することができる。ガラス板が接触領域内で本体部と接触していることに起因して、ガラス板は、切断過程の間、ずれる可能性がないように、その位置に固定される。出る気体によって、ガラス板が接触領域の外側で持ち上げられ、切断縁部が露出するように本体部から取り除かれる。その結果、ガラス板が完全に断ち切られるかまたは研削され得、本体部の損傷が防止される。いかなる切断方法に対する限定もない。本体部を出る気体によってガラス板に張力がもたらされるが、最初に説明したような既知の支持プレートの不均一性とは対照的である本発明の装置を使用することによって、張力はガラス板内に均等に分散される。特に、切断縁部の領域内の応力ピークが回避される。切断縁部の品質を高めることができる。その上、切断されるべきガラス板に損傷をもたらすおそれがある高い張力をもたらすことなく、異なる厚さ、柔軟性および硬さの材料ガラス板を切断することができるように、本体部を出る気体の体積流量によって、処理されるべきガラス板の機械的特性を考慮することができる。好ましくは、気体として空気が使用される。

好ましくは、気体案内装置は、気体を、本体部を通じて案内するためのいくつかのチャネルを備える。チャネルは、容易に製造することができ、所与の用途にとって最も簡便であるように位置決めすることができる。気体流、特に空気流は選択的に案内することができ、その上、チャネルは、装置の動作中に詰まることになる場合に、たとえば、塵芥を切断することによって、容易に清浄化することができる。

本発明の装置のさらなる実施形態は、本体部上に被着される層、特に焼結体層を特徴とし、それを通じて気体が流れることができ、これは、焼結層が接触領域を含むように、本体部上に被着される。本体部を通じて気体が流れることができる、該本体部に被着される層は、本体部を通じて気体を案内するためのいくつかのチャネルを設けることが不必要であるという利点を有する。その結果、本体部はより過大に装荷することができる。その上、層は、切断過程の間、出現する条件に特に適するように設計することができ、それによって、本体部が保護される。特に、焼結層を通じて気体が流れることができる該焼結層として具現化される層は耐熱性が非常に高く、それによって、焼結層に意図せず合焦されるレーザビームが焼結層に損傷を与えないか、またはごくわずかな範囲でしか損傷を与えないために、この実施形態はレーザ切断に特に適している。同時に高い硬さをもたらしながら、焼結層を非常に平坦で均一に提供することがさらに可能であり、それによって、張力は接触領域を介してガラス板に、まったくまたはごくわずかしかもたらされない。達成可能な均一性に起因して、ガラス板は、どんな理由であれ気体または空気供給が停止される場合にも依然として研削することができる。それによって、装置の信頼性が向上する。

好適な実施形態において、固定ユニットは、ガラス板を装置に対して固定するための負圧または真空を与えるための負圧手段を備える。負圧または真空の吸引効果を利用することには、さらなる構成要素の補助なしにガラス板を支持プレートに固定することができるという利点がある。ガラス板の迅速な固定を達成することができ、固定は柔軟に調整することができる。ガラス板の位置を変更すべきである場合、負圧手段を短時間の間オフにして、ガラス板を所望に応じて位置決めし直すことができる。負圧手段が再びオンにされるとすぐに、ガラス板が再び固定される。

特に好適な実施形態は、負圧手段が、本体部および焼結層を貫通する１つまたは複数の出口チャネル、ならびに／または、本体部および焼結層を出る気体の一部を引き出すために出口チャネルと相互作用する真空ポンプを備える。出口チャネルが本体部および焼結層を貫通するということに起因して、本発明の装置はコンパクトに設計することができ、それによって、スペースが節約される。真空ポンプは、本体部の直下に固定することができ、それによって利用可能なスペースがさらに節約される。市販の真空ポンプを利用することができ、それによって、装置を、費用を節約して提供することができる。本体部が焼結層を備える場合、出口チャネルが焼結層を完全に貫通することは必須ではない。所望の位置に負圧を与えるために、出る気体の一部を排出することができるように、出口チャネルが焼結層内に延伸するか、またはそのように焼結層と相互作用することで十分である。

好適な実施形態において、出口チャネルを流れる空気流を選択的に閉じ込め、解放するための遮断装置が、出口チャネル内に配置される。これによって、負圧の領域が選択的に与えられるか、またはオフにされ得る。切断縁部の位置が、気体が流れる出口チャネルに近くなるほど、破断または切断縁部の領域内の張力は高くなり、破断または切断縁部の品質が低下することになる。破断または切断縁部が、気体が、流れる出口チャネルに近接することに起因して張力が限界値を超える場合、ガラス板を位置決めし直す必要なしに単純にそれぞれの出口チャネルを閉じることによって、切断縁部の領域内の張力を低減することができる。これによって、ガラス板を位置決めし直すことなくガラス板を細かく切断することが可能である。真空および負圧の領域は、切断縁部の現在の位置を考慮して選択的に追加することができる。

好ましくは、負圧手段は、本体部および焼結層を出る気体の流れを案内するためのガイド装置をさらに備える。ガイド装置は、スリーブまたはゴム体の上にガラス板が配置される該スリーブまたはゴム体として具現化されてもよい。ガイド装置は、焼結層を出る気体の流れに主な方向を与える。ガイド装置の、出口チャネルに面する側で焼結層を出る気体は、主に出口チャネルに案内され、ガラス板がガイド装置上に配置されると排出され、それによって、負圧が生成される。出口チャネルの反対側で出る気体は、正圧を生成し、それによって、側方から装置を出る前にガラス板を持ち上げる。ガイド装置は、正圧の領域と負圧の領域とを選択的に分割して配置することを可能にする。

さらなる実施形態において、固定ユニットは、磁性、磁化可能または磁化手段を含む。磁性手段とは、鉄、ニッケルまたはコバルトなどの、それ自体が磁性である手段である。それらは、永久磁石によって引きつけられるか、または反発する。手段が磁化されている場合、これは永久磁石の特性を有する。磁化可能手段は、永久磁石との相互作用によって磁化され得る。磁性手段の引力に起因して、ガラス板は装置に対して固定される。磁場を印加することによって磁力が生成される実施形態が可能である。したがって、磁場をオフにすることによって、磁力をなくすことができる。ガラス板は、選択的に固定または解放することができる。ガラス板自体が、装置のそれぞれの設計によって引きつけられる磁性構成要素を備え、それによってガラス板が固定されることがさらに想定可能である。

焼結層が、ガラス板を固定するためにガラス板に付着可能な磁性、磁化可能または磁化体と相互作用する磁性、磁化可能または磁化粒子を含むことが有益であることが分かっている。この実施形態において、たとえば、手作業でまたはグリッパ機構によって接触領域を容易に画定および変更することを可能にする磁性、磁化可能または磁化体が、ガラス板の、焼結層とは反対の側に設けられる。ガラス板の厚さに応じて、磁性、磁化可能または磁化体自体の重さがガラス板の固定に使用されてもよい。これは、十分な固定を達成するのに非常に大きい磁場が必要とされるより厚いガラス板に特に有利である。焼結層が磁性、磁化可能または磁化粒子を含むということに起因して磁気の引きつける効果を生成するための追加のステップは必要とされない。したがって、装置は管理可能な複雑度でコンパクトなままにすることができる。

本発明の根本的な目的はまた、装置上でガラス板が切断縁部に沿って切断される切断過程の間、ガラス板、特にガラス薄板などの、脆性材料から作製される板を支持および固定するための方法によっても達成される。装置は、気体が流れることができる本体部を備える。この方法は、
気体案内装置によって本体部に気体を供給して本体部を通じて気体を案内するステップと、
本体部を出る気体上でガラス板を支持するステップと、
固定ユニットによってガラス板を装置に対して固定するステップであって、固定ユニットは、ガラス板が切断過程の間、接触領域内で本体部と接触するようになるように、ガラス板と相互作用し、切断縁部は、接触領域の外側に出る気体によって持ち上げられ、本体部から一定の距離を置いて位置決めされる、固定するステップと
を含む。

本発明の方法によって達成可能である利点および技術的効果は、本発明の装置について説明したものと同じである。

好適な実施形態は、ガラス板を装置に対して固定するステップが、負圧手段によって負圧または真空を与えるステップを含むという点において区別される。また、この実施形態において、装置のそれぞれの実施形態について説明したものと同じ利点および技術的効果が達成され得る。特に、支持プレートの不均一性によって、破断をもたらすおそれがある、ガラス板への張力の制御されない取り込みがもたらされることはない。その上、切断過程の間、切断縁部が露出して本体部が損傷を受けないため、特定の切断方法に制限されることがない。

本発明の方法の別の実施形態は、ガラス板を装置に対して固定するステップが、本体部上に被着される焼結層の磁性、磁化可能または磁化粒子を、ガラス板上に被着可能な磁性、磁化可能または磁化体と相互作用させることを含むことを特徴とする。また、この実施形態において、装置のそれぞれの実施形態について説明したものと同じ利点および技術的効果が達成され得る。

本発明は、好ましい実施形態によって、添付の図面を参照することによって詳細に例示される。

本発明の装置の第１の実施形態の断面図である。 図１ａ）に示す本発明の装置の実施形態の概略上面図である。 本発明の装置の第２の実施形態の断面図である。 図２ａ）に示す本発明の装置の実施形態の概略上面図である。 本発明の装置の第３の実施形態の断面図である。 図３ａ）に示す本発明の装置の実施形態の概略上面図である。 本発明の装置の第４の実施形態の断面図である。 図４ａ）に示す本発明の装置の実施形態の概略上面図である。

図１ａ）において、ガラス板１２、特にガラス薄板１２を切断過程の間、支持および固定するための本発明の装置１０_１の第１の実施形態が、原理的表現によって示されている。しかしながら、本発明の装置１０_１はまた、任意の脆性材料から作製される板を切断するのにも使用されてもよい。装置１０_１は、本体部１４を備えている。この本体部１４を気体が流れることができる。この目的のために、本体部１４は、いくつかのチャネル１５を有する気体案内装置１８を備える。気体、好ましくは圧縮空気をチャネル１５に提供するために、気体案内装置１８は、図示されていないさらなる要素、たとえば、ホース、弁、減圧弁、圧縮機および圧力管を備える。圧縮空気はチャネル１５を通じて矢印Ｐ_１によって示す方向に流れる。チャネル１５を流れる気体がガスクッションまたはエアクッションを提供するように、チャネル１５が設計されている。このガスクッションまたはエアクッションの上にガラス板１２を置くことができる。

本発明の装置１０_１は、固定ユニット２０をさらに備える。この固定ユニット２０によってガラス板１２が装置１０_１に対して固定可能である。図示されている実施形態において、固定ユニット２０は、負圧手段２２を備える。装置１０_１の動作時にガラス板１２が接触領域２４内で本体部１４に接触しており、それによって、ガラス板１２が装置１０_１に対して固定されるように、負圧手段２２は設計されている。図示されている例において、負圧手段２２は、本体部１４を貫通する３つの出口チャネル２６を備えている。出口チャネル２６の数は任意に選択されてもよい。負圧手段２２は、真空ポンプ２８をさらに備えている。この真空ポンプ２８によって、出口チャネル２６の自由端近傍において本体部１４を出る気体の一部が矢印Ｐ_２によって示されるように排出され得る。結果として、負圧が生成され、ガラス板１２が本体部１４に向かって引き寄せられ、それによって、その位置に固定される。接触領域２４をより明瞭に画定するために、焼結層１６上にガイド装置３０が位置決めされる。焼結層１６の上にガラス板１２が置かれる。ガイド装置３０は、金属または弾性ゴムから作製されるスリーブであってもよい。これによって、気体のいずれの部分がガラス板１２を固定するために排出されるか、および、いずれの部分がガラス板１２を支持するためのガスクッションまたはエアクッションを提供する役割を果たすかが画定される。

その上、出口チャネル２６を選択的に開閉し、それによって空気流を解放または遮断することを可能にする遮断装置３２が出口チャネル２６内に設けられる。それによって、接触領域２４が増大または低減されるとともに、その位置が選択的に変更され得る。遮断装置３２は、弁または仕切り弁として具現化されてもよい。

また、切断縁部３４が図示されている。図示されていない切断ツール、たとえば、ＣＯ_２レーザ、ダイヤモンド研削機または切断砥石を用いて、ガラス板１２は切断縁部３４に沿って切断され得る。切断縁部３４は露出しており、ガラス板１２を切断するときに本体部１４が損傷を受けないような距離を本体部１４に対して有することは明白である。ガイド装置３０の外側で本体部１４を出る気体がガラス板１２を持ち上げ、一方、ガイド装置３０の内側のガラス板１２は負圧によって本体部１４に向かって引き寄せられる。ガラス板１２は屈曲し、ガラス板１２に張力がもたらされる。しかしながら、張力は非常に不均一にもたらされ、その大きさは、ガラス板１２が損傷を受けず、高品質の切断縁部３４を得ることができるように、気体の体積流量によって制御することができる。真空ポンプの運搬容量、および、本体部１４を通じて案内される気体の体積流量は、図示されていない制御装置１０_１によって互いに対して調整し、変更することができる。

ガラス板１２および接触領域２４が屈曲する軌道は図面においては原理的に示されているにすぎず、本発明の装置１０_１の動作に適合する軌道に一致する必要はない。

図１ｂ）において、図１ａ）に示す実施形態が上面図で示されている。切断縁部３４が、接触領域２４およびガイド装置３０に対して一定の距離において延伸することが明白である。さらに、図１ａ）に使用されている切断面Ａ−Ａが示されている。

図２ａ）において、本発明の装置１０_２の第２の実施形態が断面図で示されている。第１の実施形態とは対照的に、焼結層１６が本体部１４に被着されており、その多孔性に起因して気体がそれを通じて流れることができる。結果として、気体を案内するチャネル１５は必要とされない。所望される経路において気体をガラス板１２へと案内するために、焼結層１６は、その縁部および表面に不透気層が設けられてもよく、またはシールされてもよい。さらに、気体が矢印Ｐ_１によって示すように焼結層１６の自由表面を介してのみ出ることができるように、本体部１４は不透気区画を含み得る。気体は、気体案内装置１８を介して焼結層１６に導入される。出口チャネル２６は、本体および焼結層１６を貫通する。

図２ｂ）において、図２ａ）に示す実施形態が上面図で示されている。切断縁部３４が、接触領域２４に対して一定の距離を有することが明白である。その上、図２ａ）に使用されている切断面Ｂ−Ｂが示されている。

図３ａ）において、出口チャネル２６が焼結層１６内へと部分的にしか延伸しておらず、接触領域２４に達していないという点において第２の実施形態と異なる、本発明の装置１０_３の第３の実施形態が示されている。その上、気体案内装置１８は、本体部１４および焼結層１６を通じて完全に延伸するいくつかのチャネル１５を備え、さらには図示されていない経路において圧縮空気を与えられ得る。

図３ｂ）において、図３ａ）に示す実施形態が上面図で示されている。切断縁部３４が、接触領域２４に対して一定の距離を有することが明白である。その上、図３ａ）に使用されている切断面Ｃ−Ｃが示されている。

図４ａ）において、本発明の装置１０_４の第４の実施形態が示されている。これは大部分において図２および図３に示す実施形態と等しいが、固定ユニット２０が異なって設計されている。第４の実施形態において、固定ユニット２０は、磁性、磁化可能または磁化手段３６を備える。より具体的には、焼結層１６は、磁性、磁化可能または磁化体４０と相互作用する磁性、磁化可能または磁化粒子３８を含む。磁性、磁化可能または磁化体４０は、ガラス板１２を固定するために、ガラス板１２上に配置されている。磁性、磁化可能または磁化粒子３８および磁性、磁化可能または磁化体４０の引き合う効果に起因して、ガラス板１２は接触領域２４の内側で焼結層１６に対して圧迫され、したがって固定される。ここでも、焼結層１６を出る気体は、ガラス板１２が接触領域２４の外側で持ち上げられ、それによって切断縁部３４が露出する効果を有する。焼結層１６および／または本体に電界（図示せず）を印加することによって引きつける磁気効果が案内されてもよく、その大きさが変更されてもよい。

図４ｂ）において、図４ａ）に示す実施形態が上面図で示されている。切断縁部３４が、接触領域２４に対して一定の距離を有することが明白である。その上、図４ａ）に使用されている切断面Ｄ−Ｄが示されている。

１０_１、１０_１〜１０_４ 装置
１２ ガラス板
１４ 本体部
１５ チャネル
１６ 焼結層
１８ 気体案内装置
２０ 固定ユニット
２２ 負圧手段
２４ 接触領域
２６ 出口チャネル
２８ 真空ポンプ
３０ ガイド装置
３２ 閉鎖装置
３４ 切断縁部
３６ 磁性、磁化可能または磁化手段
３８ 磁性、磁化可能または磁化粒子
４０ 磁性、磁化可能または磁化体
Ｐ 矢印

Claims (1)

1. 脆性材料板を切断縁部に沿って切断するための切断ツールと、
   脆性材料板が切断される切断過程の間、前記脆性材料板を支持および固定するための固定装置と、を備える脆性材料板切断装置であって、
   前記固定装置が、
   気体が流れることができる本体部と、
   気体を前記本体部に供給して前記本体部を通じて前記気体を案内するための気体案内装置であって、前記本体部から出る前記気体上に前記脆性材料板を支持可能である、気体案内装置と、
   を備え、
   前記脆性材料板を前記固定装置に対して固定するための固定ユニットを特徴とし、
   前記固定ユニットは、前記切断過程の間、接触領域内で前記本体部と接触するように前記脆性材料板と相互作用し、
   前記切断縁部は、前記接触領域の外側に出る前記気体によって持ち上げられ、前記本体部から一定の距離を置いて位置決めされる、切断装置。