JP2017149133A - 基板切断用スクライブヘッド回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクライブヘッドを軸回転させるための専用モータが具備され、動作精度と敏捷性に優れ、正確なスクライブラインを高速で形成することができ、作業効率を大幅上昇させることができる基板切断用スクライブヘッド回転装置を提供する。【解決手段】基板切断用スクライブヘッド回転装置は、メインボディと、メインボディに固定され、垂直のガイド経路を提供する垂直ガイダと、垂直ガイダに昇降可能に支持され、その下部にスクライブヘッドを有する昇降部と、昇降部を垂直方向に昇降運動させる昇降手段と、昇降部に弾力支持された状態で昇降部が上昇する時に下部に押されてスクライブヘッド側に移動するヘッド作動モータと、ヘッド作動モータをスクライブヘッド側に下向加圧するモータ加圧部を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、脆性基板にスクライブラインを形成するスクライブヘッドの走行方向を決定するために使用される基板切断用スクライブヘッド回転装置に関する。

従来、ガラス基板を含む脆性基板を必要なサイズに切断する場合は、切断ホイールを備えた切断装置が使用されている。このような切断装置は、切断ホイールを基板の表面に圧接させた状態で荷重を加えながら走行させて、基板表面にスクライブラインを形成する。スクライブラインが形成された後には、スクライブラインに曲げ応力を印加して基板を分断する。

一方、切断ホイールは、スクライブヘッドの下端部にピンにより連結された状態で基板に対して転動するが、切断ホイールの走行方向は、スクライブヘッドの軸回転により決定される。すなわち、スクライブヘッドを軸回転させることにより、切断ホイールの走行方向が転換されるものである。

例えば、Ｘ方向に走行していた切断ホイールの走行経路を９０度曲げるためには、スクライブヘッドを９０度軸回転させる必要がある。

一方、韓国登録特許公報第10-1528905号には、旋回機構付スクライブヘッドが開示されている。この旋回機構付スクライブヘッドは、カッターホイールの走行方向を所定の向きに変更するための旋回機構を備える。

ところが、前記旋回機構付スクライブヘッドは、その構造が複雑であり、構成部品が多いとの欠点があった。複雑かつ部品が多いということは、重量が重いという事態を招く。重量が重いと動作の敏捷性が落ちて、慣性力の影響を多く受けて作業速度を高めるのに限界がある。

本発明は、前記問題点を解消しようと創出したものであって、スクライブヘッドを軸回転させるための専用モータが備えられ、動作精度と敏捷性に優れているため、正確なスクライブラインを高速で形成することができるとともに、作業効率を大幅に上昇させることができ、全体の構造が簡単であって、メンテナンスが容易な基板切断用スクライブヘッド回転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の本発明の基板切断用スクライブヘッド回転装置は、メインボディと、前記メインボディに固定され、垂直のガイド経路を提供する垂直ガイダと、前記垂直ガイダに昇降可能に支持され、その下部にスクライブヘッドを有する昇降部と、前記昇降部を垂直方向に昇降運動させる昇降手段と、前記昇降部に弾力支持された状態で前記昇降部が上昇する時に下方に押されて前記スクライブヘッド側に移動するヘッド作動モータと、前記ヘッド作動モータを前記スクライブヘッド側に下向加圧するモータ加圧部を含むことを特徴とする。

なお、前記昇降手段は、前記メインボディに支持される上部モータと、前記上部モータにより軸回転するものであって、前記ヘッド作動モータの鉛直上部に垂直で配置されるリードスクリューを含み、前記昇降部は、前記リードスクリューに螺合して前記リードスクリューの軸回転に応じて昇降するスクリュー結合部と、前記スクリュー結合部に固定され、その一部が前記垂直ガイダに摺動可能に支持され、前記ヘッド作動モータを昇降可能に支持するモータ支持部を含むことを特徴とする。

さらに、前記モータ加圧部は、前記リードスクリューの下端部に固定され、下部に開放された収容溝を有する回転ディスクと、前記回転ディスクの下部に位置し、その一部が前記回転ディスクの収容溝の内部に挟まれた状態で回転可能であり、下降時に前記ヘッド作動モータを下向加圧する加圧ディスクを含むことを特徴とする。

併せて、前記ヘッド作動モータは、前記昇降部に支持された状態で弾力手段により上向き弾力支持され、鉛直下部に延長されたモータ軸を有し、前記スクライブヘッドの上端部には、前記ヘッド作動モータの下降時に、モータ軸の下端部を収容してモータ軸から回転トルクを伝達されるトルク伝達溝が形成されていることを特徴とする。

さらに、前記モータ軸と前記トルク伝達溝は、多角形の構造を有し、前記トルク伝達溝は、前記モータ軸が前記トルク伝達溝に挿入された状態で、その内側面が前記モータ軸から離隔できるサイズを有することを特徴とする。

なお、前記スクライブヘッドの周辺には、前記スクライブヘッドの角度を感知するセンサが備えられたことを特徴とする。

前記のように構成される本発明の基板切断用スクライブヘッド回転装置は、スクライブヘッドを軸回転させるための専用モータが備えられ、動作精度と敏捷性に優れているので、正確なスクライブラインを高速で形成することができ、特に直角に折り曲げられた経路を非常に精密かつ迅速に走行することができ、作業品質及び効率に優れ、全体の構造が簡単であって、メンテナンスが容易である。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板切断用スクライブヘッド回転装置の構成を説明するための図である。 図２は、図１に示すスクライブヘッドとモータ軸の相対位置を示す部分斜視図である。 図３は、図２に示すスクライブヘッドに対するモータ軸の作動特性を説明するための図である。 図４は、図１に示す基板切断用スクライブヘッド回転装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明に係る一実施例を添付の図面を参照して、より詳細に説明することにする。
基本的に、後述する本実施例に係る基板切断用スクライブヘッド回転装置１１は、その下端部に切断ホイール４５を有するスクライブヘッド４３を迅速かつ正確に軸回転させるための専用モータ（ヘッド作動モータ３５）と、これを駆動するための周辺要素などを含む構成を有する。
スクライブヘッド４３を迅速かつ正確に軸回転できるとの意味は、切断ホイールの走行方向を精密に制御して、正確なスクライブラインを形成できるとの意味である。

図１は、本発明の一実施例に係る基板切断用スクライブヘッド回転装置１１の構成を説明するための図である。
図１を参照すると、本実施例に係る基板切断用スクライブヘッド回転装置１１は、支持力を提供するメインボディ１３と、メインボディ１３の一側に固定され、垂直に延長されたガイド経路を有する垂直ガイダ２５と、垂直ガイダ２５に昇降可能に支持された昇降ホルダ２７と、昇降ホルダ２７の上部に位置し、昇降ホルダ２７を垂直方向に移動させる上部モータ１５及びリードスクリュー１７と、昇降ホルダ２７の下部に設置されるスクライブヘッド４３と、スクライブヘッド４３の上部に設置され、スクライブヘッド４３を軸回転させるヘッド作動モータ３５を含む。

まず、メインボディ１３は、基板切断装置（不図示）の一部分であって、基板Ａに対して垂直をなす支持面１３ａを有する。
垂直ガイダ２５は、支持面１３ａに固定され、垂直に延長されたリニアガイダ（linear guider）であって、昇降ホルダ２７の一部であるモータ支持部３１の一部を収容支持する。モータ支持部３１は、垂直ガイダ２５に支持された状態で垂直方向に摺動する。

昇降ホルダ２７は、ブロック状または板状のスクリュー結合部２９と、スクリュー結合部２９の端部に固定され、下部に延長されたモータ支持部３１と、モータ支持部３１の下端部に位置する受けブラケット３３と、受けブラケット３３の下部に固定される円筒状ヘッドホルダ４１を含む。

昇降ホルダ２７は、垂直ガイダ２５に支持された状態で上部モータ１５の作動により垂直方向に昇降運動し、基板Ａに対するスクライブヘッド４３の高さを調節する。昇降ホルダ２７が上昇すると切断ホイール４５が基板Ａから離れて上昇し、下降すると切断ホイール４５が基板Ａを押すことになる。
昇降ホルダ２７に対する残りの説明は後述する。

上部モータ１５は、昇降ホルダ２７の鉛直上部に位置するサーボモータであって、その駆動軸にリードスクリュー１７を有する。上部モータ１５は固定アーム１５ａにより、メインボディ１３の側部に堅固に固定された状態で、外部から伝達された電力により回転トルクを発生し、リードスクリュー１７を時計回り及びその反対方向に軸回転させる。

リードスクリュー１７は、その外周面に雌ネジ山が形成されている垂直のシャフトであって、スクリュー結合部２９と螺合する。リードスクリュー１７が軸回転することにより、スクリュー結合部２９が昇降する。

リードスクリュー１７の下端部には、回転ディスク１９と加圧ディスク２１が備えられている。回転ディスク１９と加圧ディスク２１は、ヘッド作動モータ３５を図４のｆ方向に押圧する加圧部の役割をする。すなわち、図４に示すように、昇降ホルダ２７が矢印Ｄ方向に上昇するときに、ヘッド作動モータ３５を下向きのｆ方向に加圧する役割をする。

後述するように、ヘッド作動モータ３５は、下向きに押されてスクライブヘッド４３側に下がり、モータ軸３７がスクライブヘッド４３の上部に設けられたトルク伝達溝（図２の４３ａ）に挿入された状態でスクライブヘッド４３を軸回転させる。切断ホイール４５が基板Ａから離れた状態で、スクライブヘッド４３が軸回転する。スクライブヘッド４３が軸回転すると、切断ホイール４５の走行方向が変更される。

回転ディスク１９は、リードスクリュー１７の下端部に一体に固定され、リードスクリュー１７の軸回転時に共に回転する円板状部材であって、下部に開放された収容溝１９ａを有する。収容溝１９ａは、一定の内径を有する溝であって、その内周面に段差（図面符号なし）を有する。

また、加圧ディスク２１は、その一部が収容溝１９ａの内部に挿入支持された状態で軸回転する部材である。このために、加圧ディスク２１の上部には、収容溝１９ａの内部の段差に係って支持される係止段差２１ａが形成されている。係止段差２１ａにより、加圧ディスク２１が回転ディスク１９から抜けないように支持される。

併せて、係止段差２１ａの下部には、ベアリング１９ｂが備えられている。ベアリング１９ｂは、回転ディスク１９に対する加圧ディスク２１の回転が円滑に具現されるように作用する。

一方、昇降ホルダ２７は、内部空間２７ａを備え、内部空間２７ａにヘッド作動モータ３５を有する。ヘッド作動モータ３５は、外部から伝達された電気信号により作動するサーボモータであって、鉛直下方に延長されたモータ軸３７を有する。ヘッド作動モータ３５の作動により、モータ軸３７が軸回転する。

ヘッド作動モータ３５は、モータカバー３５ａにより囲まれている。モータカバー３５ａは、ヘッド作動モータ３５をモータ支持部３１に間接的に支持させるための部材であって、水平方向に延長され、垂直溝３１ａに挿入される。

垂直溝３１ａは、モータ支持部３１に形成されて垂直に延長され、ヘッド作動モータ３５側に開放された溝であって、モータカバー３５ａの延長端部を収容支持する。モータカバー３５ａは、垂直溝３１ａに部分的に挿入された状態で昇降運動が可能である。

なお、垂直溝３１ａの内部には、スプリング３９が備えられる。スプリング３９は、モータカバー３５ａと受けブラケット３３との間に介在された状態で、モータカバー３５ａを上向支持する役割をする。

スプリング３９の作用により、ヘッド作動モータ３５は、垂直溝３１ａが許容する上死点に位置し、加圧ディスク２１が下降することを待つ。スプリング３９は、加圧ディスク２１がヘッド作動モータ３５を矢印ｆ方向に加圧するときに圧縮され、モータ軸３７がトルク伝達溝４３ａに挿入できるようにする。

加圧ディスク２１の加圧力が除去されると、ヘッド作動モータ３５は、スプリング３９の弾性復元力により上死点に上がってスクライブヘッド４３から分離される。

図面符号３３ａ及び３５ｂは、スプリング３９を支持してスプリング３９が外部に跳ね出ないようにする支持突起である。

ヘッドホルダ４１は、受けブラケット３３の下部に固定された円筒状の部材であって、その内部にスクライブヘッド４３を軸回転可能に支持する。スクライブヘッド４３の中心軸線は、モータ軸３７の中心軸線と一致している。

なお、ヘッドホルダ４１とクライブヘッド４３との間には、多数のセンサ４７，４９が配置される。センサ４７，４９は、スクライブヘッド４３の回転角度を感知する役割をする。センサ４７，４９が感知した角度情報は、外部のコントローラ（不図示）に転送され、コントローラにより、それに合う次の動作を実行するようにする。

図２は、図１に示したスクライブヘッド４３と、モータ軸３７の相対位置を示す一部の斜視図であり、図３ａ及び図３ｂは、スクライブヘッド４３に対するモータ軸３７の作動特性を説明するための図である。

図示のように、スクライブヘッド４３の上端部に、その内向面が正六角形の形態をしているトルク伝達溝４３ａが形成されている。トルク伝達溝４３ａは、時計回り、またはその反対方向に軸回転するモータ軸３７から回転力が伝達される溝である。

なお、モータ軸３７は、六角棒状をしており、下端にテーパ部３７ａを有する。テーパ部３７ａは、下部に行くほど縮まる部分であって、例えば、トルク伝達溝４３ａにモータ軸３７が挿入されるとき、モータ軸３７がトルク伝達溝４３ａの縁部に衝突しないようにするためのものである。

図３ａに示すように、トルク伝達溝４３ａの内側面とモータ軸３７の外周面との間には余裕間隔Ｚがある。

このように余裕間隔Ｚを置く理由は、トルク伝達溝４３ａに対するモータ軸３７の挿入をより迅速かつ安定的に具現することはもちろん、摩擦による摩耗を防止するためである。もちろん、トルク伝達溝４３ａの内側面とモータ軸３７の外側面が面接するように製作することもできるが、そうする場合、モータ軸３７とトルク伝達溝４３ａの摩耗が激しいことから、寿命を短縮させることがある。

余裕間隔Ｚは、モータ軸３７が角度θだけ軸回転した状態で、モータ軸３７の角がトルク伝達溝４３ａの内側面に線接触できるように設計される。角度θは１０度乃至３０度程度に設計することができる。

したがって、例えば、スクライブヘッド４３を９０度軸回転させるべきなら、モータ軸３７は、９０度＋θだけ軸回転させなければならない。

図４は、図１に示す基板切断用スクライブヘッド回転装置１１の動作を説明するための図である。

基板Ａに一定方向のスクライブラインを形成しつつ、切断ホイール４５の走行方向を変更するためには、前述したように、切断ホイール４５を基板Ａから離した後、スクライブヘッド４３を軸回転させなければならない。

このような動作のためには、まず、上部モータ１５を駆動して昇降ホルダ２７を矢印Ｄの方向に持ち上げる。このとき、ヘッド作動モータ３５も共に上昇することは当然である。

ヘッド作動モータ３５が上昇して加圧ディスク２１の底面に到達した状態で、さらに昇降ホルダ２７を上昇させると、ヘッド作動モータ３５は、それ以上上昇できず、昇降ホルダ２７とスクライブヘッド４３だけが上昇する。そうすると、ヘッド作動モータ３５とスクライブヘッド４３との間隔が狭くなり、やがてモータ軸３７がトルク伝達溝４３ａに挿入される。

モータ軸３７がトルク伝達溝４３ａの内部に挿入されたら、上部モータ１５を停止させ、ヘッド作動モータ３５を駆動してスクライブヘッド４３を所望の方向に軸回転させる。

スクライブヘッド４３の軸回転が完了したら、上部モータ１５を再び駆動して昇降ホルダ２７を下降させる。昇降ホルダ２７が下降することにより、ヘッド作動モータ３５は、加圧ディスク２１から離隔され、それと同時にスプリング３９の弾性復元力によりヘッド作動モータ３５は、前記の上死点に移動してスクライブヘッド４３とも分離される。

さらに昇降ホルダ２７を下降させて切断ホイール４５が基板Ａに到達したら、スクライブ工程を続けていく。

以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定せず、本発明の技術的思想の範囲内で通常の知識を有する者により様々な変形が可能である。

１１ 回転装置
１３ メインボディ
１３ａ 支持面
１５ 上部モータ
１５ａ 固定アーム
１７ リードスクリュー
１９ 回転ディスク
１９ａ 収容溝
１９ｂ ベアリング
２１ 加圧ディスク
２１ａ 係止段差
２５ 垂直ガイダ
２７ 昇降ホルダ
２７ａ 内部空間
２９ スクリュー結合部
３１ モータ支持部
３１ａ 垂直溝
３３ 受けブラケット
３３ａ 支持突起
３５ ヘッド作動モータ
３５ａ モータカバー
３５ｂ 支持突起
３７ モータ軸
３７ａ テーパ部
３９ スプリング
４１ ヘッドホルダ
４３ スクライブヘッド
４３ａ トルク伝達溝
４５ 切断ホイール
４７，４９ センサ

Claims (6)

1. メインボディ(13)と、
   前記メインボディ(13)に固定され、垂直のガイド経路を提供する垂直ガイダ（25）と、
   前記垂直ガイダ(25)に昇降可能に支持され、その下部にスクライブヘッド(43)を有する昇降部と、
   前記昇降部を垂直方向に昇降運動させる昇降手段と、
   前記昇降部に弾力支持された状態で前記昇降部が上昇するときに、下方に押されて前記スクライブヘッド(43)側に移動するヘッド作動モータ(35)と、
   前記ヘッド作動モータ(35)を前記スクライブヘッド側に下向加圧するモータ加圧部を含むことを特徴とする基板切断用スクライブヘッド回転装置。
2. 前記昇降手段は、
   前記メインボディ(13)に支持される上部モータ(15)と、
   前記上部モータ(15)により軸回転するものであって、前記ヘッド作動モータ(35)の鉛直上部に配置されるリードスクリュー(17)を含み、
   前記昇降部は、
   前記リードスクリュー(17)に螺合して前記リードスクリュー(17)の軸回転に応じて昇降するスクリュー結合部(29)と、
   前記スクリュー結合部(29)に固定され、その一部が前記垂直ガイダ(25)に摺動可能に支持され、前記ヘッド作動モータ(35)を昇降可能に支持するモータ支持部(31)を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板切断用スクライブヘッド回転装置。
3. 前記モータ加圧部は、
   前記リードスクリュー(17)の下端部に固定され、下部に開放された収容溝(19a)を有する回転ディスク(19)と、
   前記回転ディスク(19)の下部に位置し、その一部が前記回転ディスク(19)の収容溝(19a)の内部に挟まれた状態で回転可能であり、下降時に前記ヘッド作動モータ(35)を下向加圧する加圧ディスク(21)を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板切断用スクライブヘッド回転装置。
4. 前記ヘッド作動モータ(35)は、
   前記昇降部に支持された状態で弾力手段により上向弾力支持され、
   鉛直下方に延長されたモータ軸(37)を有し、
   前記スクライブヘッド(43)の上端部には、前記ヘッド作動モータ(35)の下降時に、前記モータ軸(37)の下端部を収容して前記モータ軸(37)から回転トルクを伝達されるトルク伝達溝(43a)が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板切断用スクライブヘッド回転装置。
5. 前記モータ軸(37)と前記トルク伝達溝(43a)は、多角形の構造を有し、
   前記トルク伝達溝(43a)は、前記モータ軸(37)が前記トルク伝達溝(43a)に挿入された状態で、その内側面が前記モータ軸(37)から離隔できるサイズを有することを特徴とする請求項４に記載の基板切断用スクライブヘッド回転装置。
6. 前記スクライブヘッド(43)の周辺には、前記スクライブヘッド(43)の角度を感知するセンサ(47,49)が具備されたことを特徴とする請求項１に記載の基板切断用スクライブヘッド回転装置。