JP2017205809A - 面取り加工装置及び面取り加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面取り加工の加工効率を低下させることなく、ガラス板の片面のみに精度よく加工を行う面取り加工装置および面取り加工方法を提供する。【解決手段】ガラス板としてのガラスフィルム１の表裏方向に沿った軸線Ａ回りに回転砥石２を回転させることにより、ガラスフィルム１の上面１１のみに面取り加工を施す面取り加工装置であって、回転砥石２の外周面に、上下方向に並列に配置された複数の環状溝２１が設けられており、各々の環状溝２１は、上端側において下方に向かって縮径するように傾斜した研磨面を有し、ガラスフィルム１の上面１１に対する研磨面の接触位置を変更可能な位置変更手段４を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス板に面取り加工を施す技術の改良に関する。

ガラス板に面取り加工を施す場合、ガラス板の表裏両面の端縁に対して、それぞれ面取り加工を行うのが通例とされている。この場合、ガラス板の表裏方向に沿った軸線回りに回転する回転砥石（研磨工具）が用いられることが多い。

詳細には、例えば、特許文献１には、回転砥石の外周面に、断面Ｖ字状の研磨面（研削面）を環状に形成し、ガラス板の表裏両面の端縁を同時研磨することが開示されている。また、例えば、特許文献１や特許文献２には、回転砥石の外周面をテーパ状の研磨面で形成し、ガラス板の表面の端縁と、ガラス板の裏面の端縁とを個別に研磨することが開示されている。

特開２０１３−１０７２４５号公報 特開平３−１６１２５７号公報

ところで、近年では、例えば、液晶ディスプレイの基板などに用いられるガラス板において、片面のみに面取り加工を施すことが要求されることがある。この場合、ガラス板の板厚は薄く、面取り加工についても高い加工精度が必要となることが多い。

しかしながら、特許文献１や特許文献２は、ガラス板の両面に面取り加工を施すものであり、ガラス板の片面のみに面取り加工を施すことを前提としていない。

また、面取り加工の加工精度は、回転砥石の研磨面の研磨能力が低下すると悪くなる。そのため、回転砥石の研磨面をドレッシングしたり、回転砥石自体を新しいものと交換したりするメンテナンス作業を頻繁に行って、研磨能力の低下を防ぐことも考えられる。しかしながら、メンテナンス作業中は面取り加工を行うことができないため、メンテナンス作業を頻繁に行うと、面取り加工の加工効率が非常に悪くなるという問題がある。

以上の実情に鑑み、本発明は、面取り加工の加工効率を低下させることなく、ガラス板の片面のみに精度よく面取り加工を行うことを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の表裏方向に沿った軸線回りに回転砥石を回転させることにより、ガラス板の片面のみに面取り加工を施す面取り加工装置であって、回転砥石の外周面に、軸線方向に並列に配置された複数の環状溝が設けられており、各々の環状溝は、軸線方向の一端側に、軸線方向の他端側に向かって縮径するように傾斜した研磨面を有し、ガラス板の片面に対する研磨面の接触位置を変更可能な位置変更手段が設けられていることを特徴とする。ここで、「ガラス板の片面に対する研磨面の接触位置を変更」は、一つの環状溝の研磨面内でガラス板の片面に対する接触位置を変更する場合をいう（以下、同様）。

このような構成によれば、位置変更手段によってガラス板の片面に対する研磨面の接触位置を変えることができる。そのため、一つの環状溝の研磨面の一部でガラス板の片面に面取り加工を行って、その位置における研磨面の研磨能力が低下した場合には、例えば、位置変更手段によって当該研磨面の中でガラス板の片面と接触する位置を変えるだけで、研磨能力の低下していない新たな箇所でガラス板の片面の面取り加工を迅速に再開することができる。なお、一つの環状溝の研磨面全体の研磨能力が低下した場合には、例えば、段変え手段によってガラス板の片面の面取り加工を行う環状溝を別の溝に変更し、新たな環状溝の研磨能力の低下していない研磨面でガラス板の片面の面取り加工を迅速に再開することができる。

上記の構成において、各々の環状溝内に、研磨面における研磨実行部を除く環状溝の残余部を、研磨実行部に片面を接触させたガラス板から離間させるための空間が形成されていることが好ましい。

このようにすれば、ガラス板の片面が研磨面に強く押し当てられた場合でも、環状溝内の空間でガラス板の撓みを許容できる。従って、ガラス板の片面が研磨面に強く押し当てられた場合でも、ガラス板を撓ませることで、ガラス板に作用する負荷を逃がすことができる。

上記の構成において、各々の環状溝は、軸線方向の他端側に、軸線方向の一端側に向かって縮径するように傾斜した傾斜面を有し、軸線の垂線と研磨面とのなす角が、軸線の垂線と傾斜面とのなす角よりも大きいことが好ましい。

このようにすれば、面取り加工に使用されてない傾斜面が、実際に面取り加工に使用される研磨面よりも軸線の垂線に対して接近することになる。そのため、軸線方向における環状溝の寸法のコンパクト化を図ることができる。

上記の構成において、軸線の垂線と研磨面とのなす角をθ１、軸線の垂線と傾斜面とのなす角をθ２とした場合に、θ１−θ２＞５°なる関係が成立することが好ましい。

上記の構成において、研磨面と傾斜面とが、軸線方向に沿って延びる溝底面を介して連続していてもよい。

このようにすれば、対向する研磨面と傾斜面とが互いに離れるため、一つの環状溝の研磨面内でガラス板の片面に対する接触位置を変更する場合に、ガラス板の面取り加工を施さない他方の面が傾斜面と接触しにくくなる。

上記の構成において、溝底面の軸線方向の寸法が、ガラス板の板厚以上であることが好ましい。

このようにすれば、研磨面のうち、傾斜面に最も接近する溝底面側の位置においても、傾斜面までの軸線方向の距離がガラス板の板厚以上離れることになる。そのため、一つの環状溝の研磨面内でガラス板に対する接触位置を変える場合に、研磨面を有効に使用することができる。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の表裏方向に沿った軸線回りに回転砥石を回転させることにより、ガラス板の片面のみに面取り加工を施す面取り加工方法であって、回転砥石として、外周面に、軸線方向に並列に配置された複数の環状溝が設けられ、各々の環状溝が、軸線方向の一端側に、軸線方向の他端側に向かって縮径するように傾斜した研磨面を有するものを用い、研磨面でガラス板の片面のみに面取り加工を施す工程と、ガラス板の片面に対する研磨面の接触位置を変更する工程とを含むことを特徴とする。

このような構成によれば、既に述べた作用効果を同様に享受し得る。ここで、ガラス板の片面に対する研磨面の接触位置を変更する工程は、一枚のガラス板の面取り加工を行っている途中に行ってもよいし、一枚のガラス板の面取り加工が終了した後であって、かつ他のガラス板の面取り加工を開始する前に行ってもよい。

以上のように本発明によれば、面取り加工の加工効率を低下させることなく、ガラス板の片面のみに精度よく面取り加工を行うことができる。

本発明の実施形態に係る面取り加工装置の回転砥石周辺の断側面図である。 図１の回転砥石の環状溝周辺を拡大して示す側面図である。 （ａ）は、図１の回転砥石の研磨面とガラス板の片面が接触する直前の状態を示す側面図であり、（ｂ）は、図１の回転砥石の研磨面とガラス板の片面が接触した直後の状態を拡大して示す側面図である。 図１の回転砥石のドレッシング工程を説明するための断側面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る面取り加工装置は、ガラス板としてのガラスフィルム１の上面１１の端縁のみに面取り加工（Ｃ面取り）を施すものであって、上下方向に沿って延びる軸線Ａ回りに回転する回転砥石２と、回転砥石２を回転させるモータ３と、回転砥石２の位置を変更するための位置変更手段４と、これらを内部に収納するハウジング５とを備えている。

回転砥石２の外周面には、上下方向に並列に配列された複数の環状溝２１が設けられている。

位置変更手段４は、この実施形態では、モータ３の下方に配置されており、モータ３を上下方向及び左右方向（水平方向）に移動可能に支持している。これにより、モータ３に連結された回転砥石２が、モータ３と共に、上下方向及び左右方向に移動可能となっている。なお、位置変更手段４は、例えば、ボールネジ機構やサーボ機構などで構成される。位置変更手段４は、ガラスフィルム１に面取り加工を施す環状溝２１を別の溝に変更する段変え手段を兼ねていてもよい。本実施形態においては、位置変更手段４が段変え手段を兼ねた形態を説明する。

ハウジング５は、研削水や面取り加工時に生じるガラス粉が外部に飛散するのを防止するためのものであり、側壁面にガラスフィルム１を回転砥石２まで導入するための開口部５１を有している。なお、この実施形態では、ハウジング５の側壁面には、開口部５１とは別の開口部５２が設けられており、この開口部５２が着脱可能な蓋部５３によって閉鎖されている。

ガラスフィルム１は、支持台６に下方から支持された状態で、ハウジング５の開口部５１から挿入される。この実施形態では、開口部５１との干渉を避けるために、支持台６のハウジング５側の先端部６１が、相対的に薄い薄肉部とされている。

ここで、ガラスフィルム１の板厚ｔ１は、例えば、３０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜２５０μｍである。

図２に示すように、回転砥石２の各環状溝２１は、上端側において下方側に向かって縮径するように傾斜した研磨面２１ａと、下端側において上方側に向かって縮径するように傾斜した傾斜面２１ｂと、研磨面２１ａと傾斜面２１ｂとの間に設けられ、上下方向に沿って延びる溝底面２１ｃとを有している。この実施形態では、研磨面２１ａと傾斜面２１ｂは互いに傾斜が逆向きの部分円すい面で構成され、溝底面２１ｃは部分円筒面で構成されている。

研磨面２１ａのうち、上下端部を除く部分が有効領域Ｘとされ、この有効領域Ｘ内でガラスフィルム１の上面１１に対して面取り加工が施される。

なお、ガラスフィルム１の面取り加工に利用される面は、研磨面２１ａのみであるが、この実施形態では、研磨面２１ａの表層部以外にも、傾斜面２１ｂや溝底面２１ｃを含む回転砥石２の外周面全体の表層部に砥粒層が形成されている。もちろん、研磨面２１ａのみに砥粒層を形成してもよい。

砥粒層は、特に限定されるものではないが、この実施形態では、結合材と多数の砥粒との混合物を焼成することで作製される。結合材としては、熱硬化性樹脂を主成分とするレジンボンド等が使用でき、砥粒としては、ダイヤモンド粒子、酸化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子、立方晶窒化ホウ素粒子、金属酸化物粒子、金属炭化物粒子、金属窒化物粒子等が使用できる。砥粒層を構成する結合材と砥粒との割合は、結合材が３０〜９７体積％、砥粒が３〜７０体積％が好ましく、砥粒層の表面から砥粒の一部が露出するように作製する。砥粒の粒径は、研削量や仕上げ表面粗さの要求レベルに応じて選択すればよく、例えば、＃１００〜８０００（好ましくは＃１０００〜３０００）の範囲に設定される。

研磨面２１ａの水平面とのなす角θ１は、傾斜面２１ｂの水平面とのなす角θ２よりも大きい。ここで、θ１は、例えば２５〜８０°、好ましくは４０〜７５°である。θ２は、例えば０〜３０°、好ましくは０〜１５°である。θ１−θ２＞５°（好ましくは１０°）なる関係が成立することが好ましい。

溝底面２１ｃの上下方向の長さｔ２は、ガラス板の板厚ｔ１以上の大きさであり、好ましくはガラス板の板厚ｔ１の５倍以上の大きさである。

次に、以上のように構成された面取り加工装置によるガラスフィルムの面取り加工方法を説明する。

まず、図１及び図２に示すように、ガラスフィルム１をハウジング５の開口部５１から回転砥石２まで導入し、ガラスフィルム１の上面１１の縁部を研磨面２１ａに接触させる。この状態で、ガラスフィルム１の辺に沿って回転砥石２を相対移動させる。この実施形態では、ガラスフィルム１が支持台６と共に静止した状態で、回転砥石２がガラスフィルム１の辺に沿って移動する。詳細には、ハウジング５が図示しない移動機構によって支持されており、ハウジング５と共に、ハウジング５に収納された回転砥石２、モータ３及び位置変更手段４が一体的にガラスフィルム１の辺に沿って移動する。もちろん、回転砥石２を静止させた状態で、支持台６と共にガラスフィルム１がガラスフィルム１の辺に沿う方向に移動するようにしてもよい。

そして、図２に示すように、回転砥石２の研磨面２１ａの一部で、複数枚（例えば、５０枚（距離換算で１２５ｍ））のガラスフィルム１の上面１１に面取り加工を施した後、位置変更手段４によって回転砥石２を所定量だけで上昇移動及びガラスフィルム１側（図中の右側）に水平移動させる。これにより、ガラスフィルム１に対する回転砥石２の相対位置を図中の矢印Ｓ方向に変更させ、面取り加工を行っていた同一の研磨面２１ａのうち、研磨能力の低下していない別の箇所で、ガラスフィルム１の上面１１の面取り加工を継続する。そして、このような動作を繰り返し、一つの研磨面２１ａの有効領域Ｘ全体の研磨能力が低下すると、位置変更手段４（段変え手段）によって回転砥石２を所定量だけで上昇移動及びガラスフィルム１から離れる側（図中の左側）に水平移動させる。これにより、ガラスフィルム１に対する回転砥石２の相対位置を図中の矢印Ｔ方向に変更させ、面取り加工を行っていた研磨面２１ａとは別の研磨面２１ａの一部で、ガラスフィルム１の上面１１の面取り加工を継続する。そして、この研磨面２１ａ内で、同様にして、面取り加工を行う研磨面２１ａの相対位置を矢印Ｕ方向に沿って変えながらガラスフィルム１の上面１１の面取り加工を継続する。

このようにすれば、回転砥石２の研磨面２１ａをドレッシングしたり、回転砥石２自体を新しいものと交換したりするメンテナンス作業を頻繁に行わなくても、研磨能力の低下していない研磨面２１ａでガラスフィルム１の上面１１の面取りを継続して行うことができる。従って、面取り加工の加工効率を低下させることなく、ガラスフィルム１の上面のみに精度よく面取り加工を行うことが可能となる。

ここで、図３（ａ）に示すように、各々の環状溝２１内には、研磨面２１ａにおける研磨実行部Ｐを除く環状溝２１の残余部を、研磨実行部Ｐに片面を接触させたガラスフィルム１から離間させるための空間が、ガラスフィルム１の下方に形成されている。そのため、同図に示すように、ガラスフィルム１の上面１１に対して面取り加工を行う際、回転砥石２の研磨面２１ａをガラスフィルム１に対して相対的に移動させて、ガラスフィルム１の上面１１の縁部に強く押し当てても、図３（ｂ）に示すように、環状溝２１内の空間でガラスフィルム１の撓みを許容できる。従って、ガラスフィルム１の撓みによって、ガラスフィルム１に作用する負荷を逃がすことができる。ガラスフィルム１の撓みを許容するための上記の空間は、研磨面２１ａの有効領域Ｘ全体で確保されている。

また、回転砥石２に設けられた複数の環状溝２１の全ての研磨面２１ａを使用した場合には、図４に示すように、ハウジング５の蓋部５３を取り外して形成されるハウジング５の開口部５２からドレッサー７を回転砥石２まで導入する。ドレッサー７は、回転砥石２の各環状溝２１の形状に倣った複数の研削部７１を有する。そのため、ドレッサー７を回転砥石２の各環状溝２１に接触させた状態で、回転砥石２を回転させると、各環状溝２１の研磨面２１ａが同時にドレッシングされる。なお、ドレッサー７は、例えば、電着砥石で形成される。ドレッサー７の砥粒としては、例えば、番手＃２００以下のダイヤモンド砥粒が用いられる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。

上記の実施形態では、研磨面２１ａでガラスフィルム１の上面１１のみに面取り加工を施す場合を説明したが、研磨面でガラスフィルム１の下面のみに面取りを施すようにしてもよい。また、回転砥石２の複数の環状溝２１が、ガラスフィルム１の上面のみに面取り加工を施す研磨面を有する環状溝と、ガラスフィルム１の下面のみに面取り加工を施す研磨面を有する環状溝とから構成されていてもよい。加えて、ガラスフィルム１の上面のみを面取りした後に、ガラスフィルム１の下面のみに面取りすることで、ガラスフィルム１の上面と下面に面取り加工を施してよい。

また、上記の実施形態では、各々の環状溝２１が、研磨面２１ａ、傾斜面２１ｂ及び溝底面２１ｃから構成されている場合を説明したが、溝底面２１ｃを省略し、各々の環状溝２１を研磨面２１ａ、傾斜面２１ｂから構成してもよい。

また、上記の実施形態では、位置変更手段４によって、回転砥石２の位置を変更して、面取り加工を行う研磨面２１ａの位置を変更する場合を説明したが、位置変更手段４は、ガラスフィルム１の位置、又は回転砥石２とガラスフィルム１の双方の位置を変更して、面取り加工を行う研磨面２１ａの位置を変更するように構成されていてもよい。

１ ガラスフィルム
１１ 上面
２ 回転砥石
２１ 環状溝
２１ａ 研磨面
２１ｂ 傾斜面
２１ｃ 溝底面
３ モータ
４ 位置変更手段
５ ハウジング
５１ 開口部
５２ 開口部
５３ 蓋部
６ 支持台
６１ 先端部
７ ドレッサー
７１ 研削部
８ 支持ガラス
Ｐ 研磨実行部
Ｘ 有効領域

Claims (7)

1. ガラス板の表裏方向に沿った軸線回りに回転砥石を回転させることにより、前記ガラス板の片面のみに面取り加工を施す面取り加工装置であって、
   前記回転砥石の外周面に、前記軸線方向に並列に配置された複数の環状溝が設けられており、各々の前記環状溝は、前記軸線方向の一端側に、前記軸線方向の他端側に向かって縮径するように傾斜した研磨面を有し、
   前記ガラス板の片面に対する前記研磨面の接触位置を変更可能な位置変更手段を備えていることを特徴とする面取り加工装置。
2. 各々の前記環状溝内に、前記研磨面における研磨実行部を除く前記環状溝の残余部を、前記研磨実行部に片面を接触させた前記ガラス板から離間させるための空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面取り加工装置。
3. 各々の前記環状溝は、前記軸線方向の他端側に、前記軸線方向の一端側に向かって縮径するように傾斜した傾斜面を有し、
   前記軸線の垂線と前記研磨面とのなす角が、前記軸線の垂線と前記傾斜面とのなす角よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の面取り加工装置。
4. 前記軸線の垂線と前記研磨面とのなす角をθ１、前記軸線の垂線と前記傾斜面とのなす角をθ２とした場合に、θ１−θ２＞５°なる関係が成立することを特徴とする請求項３に記載の面取り加工装置。
5. 前記研磨面と前記傾斜面とが、前記軸線方向に沿って延びる溝底面を介して連続していることを特徴とする請求項３又は４に記載の面取り加工装置。
6. 前記溝底面の前記軸線方向の長さが、前記ガラス板の板厚以上であることを特徴とする請求項５に記載の面取り加工装置。
7. ガラス板の表裏方向に沿った軸線回りに回転砥石を回転させることにより、前記ガラス板の片面のみに面取り加工を施す面取り加工方法であって、
   前記回転砥石として、外周面に、前記軸線方向に並列に配置された複数の環状溝が設けられ、各々の前記環状溝が、前記軸線方向の一端側に、前記軸線方向の他端側に向かって縮径するように傾斜した研磨面を有するものを用い、
   前記研磨面で前記ガラス板の片面のみに面取り加工を施す工程と、
   前記ガラス板の片面に対する前記研磨面の接触位置を変更する工程とを含むことを特徴とする面取り加工方法。

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