JP2018140596A - カッターホルダ取付構造並びにホルダジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】スクライブ初期においてカッターホルダが斜めにずれることを防止して正確にスクライブラインを形成することができるカッターホルダ取付構造を提供する。
【解決手段】下端にカッターホイール６を備えたカッターホルダ取付構造体１の旋回軸８が玉ベアリング１０、１１を介してスクライブ装置Ａのスクライブヘッド９に旋回自在に取り付けられ、ベアリング１０、１１の内輪１０ａ、１１ａが旋回軸８に取り付けられ、外輪１０ｂ、１１ｂがスクライブヘッド９もしくはこれに連なる固定部分に取り付けられ、カッターホルダ取付構造体１の旋回軸８を内輪１０ａと共に上方に持ち上げた姿勢を保持して玉ベアリング１０、１１の内部間隙を低減するストッパ１８を旋回軸８に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面に分断用のスクライブライン（切り溝）を加工する際に使用されるカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を保持するカッターホルダを、スクライブ装置のスクライブヘッドに取り付けるためのカッターホルダ取付構造、並びに、ホルダジョイントに関する。

従来、ガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、カッターホイールを基板表面に押し付けて互いに直交するＸ−Ｙ方向の複数条のスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿って裏面側から外力を印加して基板を撓ませることにより、単位基板ごとに分断する方法が一般的に知られており、例えば、特許文献１に開示されている。

カッターホイールはカッターホルダを介してスクライブ装置のスクライブヘッドに取り付けて使用される。図５〜図７は従来のカッターホルダ並びに当該カッターホルダとスクライブヘッドとの取付構造を示すものである。

カッターホルダ取付構造体１’は、カッターホルダ２と、このカッターホルダ２を保持するホルダジョイント３とを備えている。カッターホルダ２は略円柱状の胴部４を有し、この胴部４の下端部分に当該胴部４の軸心に対して直交するホイール軸５を介してカッターホイール６が回転自在に取り付けられている。

また、胴部４の上部には、ホルダジョイント３に取り付ける際の位置決め用の取付部７が設けられている。取付部７は、胴部４の一部を切り欠いて形成された平面部７ａと傾斜面７ｂとを備えている。平面部７ａは胴部４の軸心に対して平行である。また、胴部４は鉄等の磁性体で構成されている。

ホルダジョイント３は、上部に上下方向に延びる旋回軸８を備え、この旋回軸８が図３に示すスクライブ装置Ａのスクライブヘッド９に、上下一対の玉ベアリング１０、１１を介して回動可能に取り付けられている。上下の玉ベアリング１０、１１のそれぞれの内輪１０ａ、１１ａの間にはカラー１２が介在されていて、上下の玉ベアリング１０、１１の間隔が緊密に埋められている。また、旋回軸８の上端面に螺合されたネジ１３の大径頭部１３ａが上部の玉ベアリング１１の内輪１１ａの上端面に係合されており、これにより旋回軸８が玉ベアリング１０、１１から下方に抜け出るのを阻止している。また、下部の玉ベアリング１０の外輪１０ｂはスクライブヘッド９にビスや嵌合等の手段により結合されている。

さらに、ホルダジョイント３は、カッター支持部２を受け入れる断面略円形の開口部１４が下方に向かって開口して形成されており、その内奥部（上端）にカッターホルダ２を吸着保持するための磁石１５が取り付けられている。また、開口部１４の内部には、開口部１４の軸心とは離れた箇所で該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン１６が設けられている。これにより、カッター支持部２が開口部１４に挿入された際に、平行ピン１６がカッター支持部２の傾斜面７ｂに接触してカッターホイール６の方向が一定となると共に、カッターホイール６の接地点が旋回軸８の軸心に対してカッターホイール走行方向後方にＬ１だけずれるように位置決めされる。このずれは、カッターホイール走行時に常に進行方向に戻ろうとする所謂「キャスター効果」を発揮してカッターホイールの直進性を助長するためのものである。

特許第５２１０３５６号公報

しかし、上記のカッターホルダでは、Ｘ方向またはＹ方向のスクライブラインを加工する際、あるいは「交点飛ばしスクライブ」の際に、スクライブ開始当初において図８に示すように規定のスクライブ予定ラインＳに対して斜めにずれて走行することがあった。「交点飛ばしスクライブ」とは、図９に示すように、Ｘ方向のスクライブラインＳ１に対してこれに直交するＹ方向のスクライブラインＳ２を加工する際に、Ｘ方向のスクライブラインＳ１との交点部分で「カケ」や「ソゲ」等の損傷が発生するのをなくすために交点の前後にスクライブラインを形成しない部分を設けてスクライブする手法である。

このスクライブ初期において斜めにずれて走行する現象は、下記の点に起因する。
通常、内輪と外輪との間に球やコロ等の滑動子を挟み込んだ玉ベアリングでは、滑動子と内輪及び外輪との間に間隙（公差）が存在する（以下、この間隙を「内部間隙」という）。そのため、無負荷時（非スクライブ時）の旋回軸８は、図６に示すように内部間隙Ｌ２だけ自重で下がっている。逆に負荷時（スクライブ時）には、図７に示すようにカッターホイール６の基板への押し付けによる反力で内部間隙Ｌ２だけ持ち上げられることになる。このような内部間隙Ｌ２による旋回軸８の上下方向の動きに伴い、旋回軸８がわずかに回転し、スクライブ初期においてカッターホイールにブレ（首振り現象）が生じて斜めにずれて走行するものと考えられる。このように、スクライブ初期においてカッターホイールが斜めにずれると、その後の走行ではキャスター効果により直進走行が復帰しても図８に示すように規定のスクライブ予定ラインＳから距離ＺだけずれたスクライブラインＳ３が形成されることになり、高精度で高品質な製品を得ることができない。

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、スクライブ初期においてカッターホルダが斜めにずれることを防止して正確にスクライブラインを形成することができるカッターホルダ取付構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明は、下端にカッターホイールを備えたカッターホルダ取付構造体の旋回軸が玉ベアリングを介してスクライブ装置のスクライブヘッドに旋回自在に取り付けられたカッターホルダ取付構造であって、前記玉ベアリングの内輪が前記旋回軸に取り付けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記スクライブヘッドもしくはこれに連なる固定部分に取り付けられ、前記カッターホルダ取付構造体の旋回軸を前記内輪と共に上方に持ち上げた姿勢を保持して前記玉ベアリングの内部間隙を低減するストッパが前記旋回軸に設けられている構成とした。

ここで、前記玉ベアリングの外輪が前記スクライブヘッドに取り付けられ、前記ストッパが係合する係合段部が前記スクライブヘッドに設けられている構成としてもよい。
さらに、前記旋回軸に取り付けられた前記ストッパは、前記旋回軸の旋回を阻害しないように前記係合段部に係合されている構成としてもよい。

本発明のカッターホルダは、ストッパにより玉ベアリングの内輪と共に常時上方に持ち上げられてベアリングの内部間隙の殆どが埋められているため、無負荷時（非スクライブ時）にベアリングの内部間隙の間で自重により下方に動くことはない。したがって、内部間隙によるガタツキが殆どなくなって、スクライブ再開時のスクライブ初期におけるカッターホイールの首振り現象を防止することができる。これにより、スクライブ初期におけるカッターホイールの斜め走行を抑制して、スクライブ予定ラインに沿って正確に直線のスクライブラインを加工することができる。

本発明において、前記カッターホルダ取付構造体の旋回軸周囲を前記玉ベアリング及び前記ストッパと共に覆うカバー体が設けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸に設けられた前記ストッパが前記カバー体に連なる係合段部に係合するように形成され、前記カバー体が前記スクライブヘッドに取り付けられている構成としてもよい。
これにより、玉ベアリングやストッパがカバー体の内部に格納されてカッターホルダ取付構造体と一体的に形成されているので、カッターホルダ取付構造体の外装をシンプルに形成できると共に、スクライブヘッドへの組み付け作業を容易に行うことができる。

本発明において、前記カッターホルダ取付構造体が、カッターホルダと、前記カッターホルダを保持するホルダジョイントと、を含み、前記ホルダジョイントが前記旋回軸を備えるようにしてもよい。
また、前記旋回軸がカッターホルダに直接取り付けられるようにしてもよい。

また、別の観点からなされた本発明のホルダジョイントは、下方にカッターホルダが保持される開口部を有し、上方に旋回軸を備えるホルダジョイントであって、前記旋回軸の周囲を玉ベアリング及びストッパと共に覆うカバー体が設けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸に設けられた前記ストッパが前記カバー体に連なる係合段部に係合するようにしている。
これにより、玉ベアリングやストッパがカバー体の内部に格納されてホルダジョイントと一体的に形成されているので、ホルダジョイントの外装をシンプルに形成できると共に、スクライブヘッドへの組み付け作業を容易に行うことができる。

無負荷時（非スクライブ時）における本発明のカッターホルダ取付構造を示す断面図。 負荷時（スクライブ時）における本発明のカッターホルダ取付構造を示す断面図。 スクライブ装置を示す概略正面図。 本発明の別実施例を示す断面図。 従来のカッターホルダを示す分解斜視図。 無負荷時（非スクライブ時）における従来のカッターホルダ取付構造を示す断面図。 負荷時（スクライブ時）における従来のカッターホルダ取付構造を示す断面図。 スクライブ時に斜めずれが発生した際の軌跡を示す平面図。 交点飛ばしスクライブの手法を示す説明図。 スクライブライン加工時の動作を示す説明図。

以下において、本発明に係るカッターホルダの取付構造について詳細に説明する。本発明に係るカッターホルダの取付構造では、その一部において上記図５〜図７で示した従来のカッターホルダ取付構造と同じ機能を持つ構成要素を含んでいる。したがって、同じ機能を有する部分については同じ符号を付して説明する。

本発明に係るカッターホルダ取付構造体１は、図１に示すように、カッターホルダ２と、このカッターホルダ２を保持するホルダジョイント３とを備えている。カッターホルダ２は略円柱状の胴部４を有し、この胴部４の下端部分に当該胴部４の軸心に対して直交するホイール軸５を介してカッターホイール６が回転自在に取り付けられている。

また、胴部４の上部には、ホルダジョイント３に取り付ける際の位置決め用の取付部７が設けられている。取付部７は、胴部４の一部を切り欠いて形成された平面部７ａと傾斜面７ｂとを備えている。平面部７ａは胴部４の軸心に対して平行である。また、胴部４は鉄等の磁性体で構成されている。

ホルダジョイント３は、上部に上下方向に延びる旋回軸８を備え、この旋回軸８が図３に示すスクライブ装置Ａのスクライブヘッド９に、上下一対の玉ベアリング１０、１１を介して回動可能に取り付けられている。上下の玉ベアリング１０、１１のそれぞれの内輪１０ａ、１１ａの間にはカラー１２が介在されていて、上下の玉ベアリング１０、１１の間隔が緊密に埋められている。また、旋回軸８の上端面にはネジ１３が螺合されており、このネジの大径頭部１３ａと旋回軸８の上面との間にワッシャ１７とストッパ１８が挟着されている。ワッシャ１７は上部の玉ベアリング１１の内輪１１ａの上端面を押さえており、これにより旋回軸８が玉ベアリング１０、１１から下方に抜け出るのを阻止している。また、下部の玉ベアリング１０の外輪１０ｂは、スクライブヘッド９にビスまたは嵌合等の手段により結合されている。

ストッパ１８の一端は、カッターホルダ１の旋回軸８を下部の玉ベアリング１０の内輪１０ａと共に常時上方に持ち上げた姿勢でスクライブヘッド９の係合段部１９に面接触で係合されている。これにより玉ベアリング１０、１１の内部間隙の殆どが埋められてスクライブヘッド９のガタツキを低減している。また、係合段部１９は旋回軸８の軸心と直交する平面で形成され、この係合段部１９にストッパ１８の一端を面接触で係合させることにより、係合した姿勢において旋回軸８の旋回が可能となるようにしてある。

さらに、ホルダジョイント３は、カッターホルダ２を受け入れる断面略円形の開口部１４が下方に向かって開口して形成されており、その内奥部（上端）にカッターホルダ２を吸着保持するための磁石１５が取り付けられている。また、開口部１４の内部には、開口部１４の軸心とは離れた箇所で該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン１６が設けられている。これにより、カッター支持部２が開口部１４に挿入された際に、平行ピン１６がカッター支持部２の傾斜面７ｂに接触してカッターホイール６の方向が一定となると共に、カッターホイール６の接地点が旋回軸８の軸心に対してカッターホイール走行方向後方にＬ１だけずれるように位置決めされる。

上記のようにしてスクライブ装置Ａのスクライブヘッド９に取り付けたカッターホイール６を、テーブル２０上に載置した基板Ｗの表面に降下させ、基板Ｗの表面に押し付けながら相対的に直線移動させることにより、基板Ｗの表面に分断用のスクライブラインを加工する（図３、１０参照）。
１本のスクライブラインを加工すると、カッターホイール６を上昇させて基板Ｗから持ち上げ、次に加工すべきスクライブ予定ライン上に移動してスクライブする。この際、「交点飛びスクライブ」においても、図９に示すように、最初に加工したＸ方向のスクライブラインＳ１に対してこれに直交するＹ方向のスクライブラインＳ２を加工する際に、Ｘ方向のスクライブラインＳ１との交点部分でカッターホイール６を持ち上げて交点を飛ばした位置で再度降下させてスクライブする。

上記の構成において、カッターホルダ取付構造体１はストッパ１８により玉ベアリング１０の内輪１０ａと共に上方に持ち上げられてベアリングの内部間隙の殆どが埋められているため、無負荷時（非スクライブ時）にベアリングの内部間隙の間で自重により下方に動くことはない。また、負荷時（スクライブ時）には図２に示すようにカッターホイール６の基板Ｗへの押し付けによって、残存する間隙分だけわずかに上動するが、その移動量Ｌ３はわずかである。したがって、スクライブ再開時のカッターホイール６のガタツキを低減してスクライブ初期におけるカッターホイール６の首振り現象を防止することができる。これにより、スクライブ初期の斜め走行を抑制して、スクライブ予定ラインに沿って正確に直線のスクライブラインを加工することができる。

図４は本発明の別実施例を示すものである。
この実施例では、ホルダジョイント３の旋回軸８の周囲を玉ベアリング１０、１１及びストッパ１８と共に覆うカバー体２１が設けられている。そして、玉ベアリング１０の外輪１０ｂがカバー体２１に取り付けられ、玉ベアリング１０の内輪１０ａがカッターホルダの旋回軸８に取り付けられ、カバー体２１がスクライブヘッド９に取り付けられている。また、旋回軸８のストッパ１８の一端がカバー体２１の内周面に連なって形成された係合段部１９’に面接触で係合するように形成されている。これにより、上記実施例と同様に、玉ベアリングの内部間隙を低減してスクライブヘッドのガタツキをなくしている。その他の構成は、上記図１で示した先の実施例と同じである。

図４の実施例においても先の実施例と同様に、スクライブ初期におけるカッターホイール６の首振り現象を防止することができ、これにより、スクライブ初期の斜め走行を抑制して、スクライブ予定ラインに沿って正確にスクライブラインを加工することができた。
特に本実施例では、玉ベアリング１０、１１やストッパ１８がカバー体２１内に格納されてホルダジョイント３と一体的に形成されているので、カッターホルダ取付構造体１の外装がシンプルになると共に、スクライブヘッド９への組み付け作業を容易に行うことができるといったメリットがある。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、旋回軸８を旋回可能に支持するための玉ベアリングとして、上記実施例では球体を内蔵したものを用いたが、円錐体や円柱体のコロを内蔵したベアリングであってもよい。また、ベアリングの数を増減して実施することも可能である。また、カッターホルダ取付構造体として、上記実施例ではカッターホルダを保持するホルダジョイントを用いたが、ホルダジョイントを省略してカッターホルダに旋回軸及び玉ベアリングを直接取り付けてもよい。さらに、磁石体１８が吸引する磁性体としてネジ１３を用いたが、別途磁性体を旋回軸の上部に設けてもよい。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面に分断用のスクライブラインを加工するカッターホイールを保持するためのカッターホルダ取付構造並びにホルダジョイントに適用することができる。

Ａ スクライブ装置
Ｌ２ ベアリングの内部間隙
１ カッターホルダ取付構造体
２ カッターホルダ
３ ホルダジョイント
６ カッターホイール
８ 旋回軸
９ スクライブヘッド
１０ 下部の玉ベアリング
１０ａ ベアリングの内輪
１０ｂ ベアリングの外輪
１１ 上部の玉ベアリング
１１ａ ベアリングの内輪
１１ｂ ベアリングの外輪
１３ ネジ
１８ ストッパ
１９ 係合段部
２１ カバー体

Claims (7)

1. 下端にカッターホイールを備えたカッターホルダ取付構造体の旋回軸が玉ベアリングを介してスクライブ装置のスクライブヘッドに旋回自在に取り付けられたカッターホルダ取付構造であって、
   前記玉ベアリングの内輪が前記旋回軸に取り付けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記スクライブヘッドもしくはこれに連なる固定部分に取り付けられ、
   前記カッターホルダ取付構造体の旋回軸を前記内輪と共に上方に持ち上げた姿勢を保持して前記玉ベアリングの内部間隙を低減するストッパが前記旋回軸に設けられているカッターホルダ取付構造。
2. 前記玉ベアリングの外輪が前記スクライブヘッドに取り付けられ、前記ストッパが係合する係合段部が前記スクライブヘッドに設けられている請求項１に記載のカッターホルダ取付構造。
3. 前記カッターホルダ取付構造体の旋回軸周囲を前記玉ベアリング及び前記ストッパと共に覆うカバー体が設けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸に設けられた前記ストッパが前記カバー体に連なる係合段部に係合するように形成され、前記カバー体が前記スクライブヘッドに取り付けられている請求項１に記載のカッターホルダ取付構造。
4. 前記旋回軸に取り付けられた前記ストッパは、前記旋回軸の旋回を阻害しないように前記係合段部に係合されている請求項２または３に記載のカッターホルダ取付構造。
5. 前記カッターホルダ取付構造体が、カッターホルダと、前記カッターホルダを保持するホルダジョイントと、を含み、前記ホルダジョイントが前記旋回軸を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカッターホルダ取付構造。
6. 前記旋回軸がカッターホルダに直接取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカッターホルダ取付構造。
7. 下方にカッターホルダが保持される開口部を有し、上方に旋回軸を備えるホルダジョイントであって、前記旋回軸の周囲を玉ベアリング及びストッパと共に覆うカバー体が設けられ、前記玉ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸に設けられた前記ストッパが前記カバー体に連なる係合段部に係合するように形成されることを特徴とするホルダジョイント。

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