JP2018144178A - 切断装置および切断方法 - Google Patents

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Yoshiaki Sugishita
芳昭 杉下
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Abstract

【課題】塵埃の発生を極力低減させて切断対象物を切断することができる切断装置および切断方法を提供すること。
【解決手段】切断対象物ASを切断する切断刃20と、切断対象物ASおよび切断刃20を相対移動させて当該切断対象物ASを所定形状に切断する移動手段30とを備え、切断刃20を加工可能な加工手段40および切断刃20を相対移動させ、切断対象物ASを切断中の当該切断対象物ASの表面AS1位置での切断刃の断面視において、峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを切断刃20に形成可能な面取り部形成手段50を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、切断装置および切断方法に関する。
従来、切断対象物を切断する切断刃と、切断対象物および切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動手段とを備えた切断装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−123420号公報
しかしながら、特許文献1に記載された従来の切断装置では、カッタ刃44(切断刃)の峰の端部が角張っているため、保護テープT(切断対象物)の切断中に、切断された切断対象物部分が峰の端部に接触し、当該切断対象物部分が擦れて塵埃(コンタミネーション)を発生するという不都合がある。このような塵埃は、非常に微細ではあるが、ハイレベルの清掃度(クラス)が要求されるクリンルームでは、このような非常に微細な塵埃ででも当該切断装置の置かれた雰囲気が汚染されるため、問題とされる場合がある。
本発明の目的は、塵埃の発生を極力低減させて切断対象物を切断することができる切断装置および切断方法を提供することにある。
本発明は、請求項に記載した構成を採用した。
本発明によれば、峰の端部に続く面取り部を切断刃に形成するので、切断された切断対象物が角張った峰の端部に接触することがなくなり、塵埃の発生を極力低減させて切断対象物を切断することができる。
また、切断刃における他方の切刃側の峰の端部のみに続くように面取り部を形成する構成とすれば、当該面取り部の形成に費やす時間を短縮することができる。
さらに、刃先から峰の端部に至るまでの間全てを面取り部で形成する構成とすれば、塵埃の発生をより効率的に低減させることができる。
また、塵埃収集手段を備えれば、切断刃の加工によって形成される塵埃で当該切断装置の置かれた雰囲気が汚染されることを防止することができる。
(A)は、本発明の一実施形態に係る切断装置の概略斜視図。(B)は、図1(A)の切断装置の動作説明図。 (A)〜(F)は、変形例の説明図。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるX軸、Y軸、Z軸は、それぞれが直交する関係にあり、X軸およびY軸は、所定平面内の軸とし、Z軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Y軸と平行な図1に示すBD方向から観た場合を基準とし、基準となる図を挙げることなく方向を示した場合、「上」がZ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がX軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がY軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。
本発明の切断装置10は、切断対象物としての接着シートASを切断する切断刃20と、接着シートASおよび切断刃20を相対移動させて当該接着シートASを所定形状に切断する移動手段30と、切断刃20を加工可能な加工手段40と、切断刃20および加工手段40を相対移動させ、接着シートASを切断中の当該接着シートASの表面AS1位置での切断刃20の断面視において、峰20Cの端部20Dに続く円弧状の面取り部20E(所謂R面取り部)を切断刃20に形成可能な面取り部形成手段50とを備え、被着体WKに接着シートASが貼付された一体物WK1を支持する切断対象物支持手段60と、複数の切断刃20をストック可能な切断刃ストック手段70との近傍に配置されている。
切断刃20は、接着シートASへの突き刺さりを容易にする切先20Aと、移動手段30によって移動されることで、接着シートASを所定形状に切断する刃先20Bと、当該刃先20Bに対して切断刃20の切断方向反対側に位置する峰20Cとを備えている。
なお、刃先20Bは、一方の平20Fに続く一方の切刃20Gと、他方の平20Hに続く他方の切刃20Jとで形成され、本実施形態の場合、一方の切刃20G側を被着体WK側にして接着シートASを切断するようになっている。
移動手段30は、第1〜第6アーム31A〜31Fによって構成され、その作業範囲内において、作業部である第6アーム31Fで支持したものを何れの位置、何れの角度にでも変位可能な駆動機器としての所謂多関節ロボット31と、第6アーム31Fに支持されたブラケット32を介して支持され、切断刃20をそのチャック33Aで保持する駆動機器としてのチャックモータ33とを備えている。
加工手段40は、駆動機器としての回動モータ41の図示しない出力軸に支持された砥石42と、切断刃20の加工によって発せられる塵埃を収集する塵埃収集手段43とを備えている。塵埃収集手段43は、回動モータ41および砥石42を囲い、切断刃20を挿入可能な挿入孔43Aが形成された防塵箱43Bと、防塵箱43Bの右側の壁に形成された図示しない貫通孔に接続され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の減圧手段43Cで防塵箱43B内の気体を吸引する排気ダクト43Dと、吸引した気体と共に運ばれてくる塵埃を回収するフィルタや除塵袋等の塵埃回収手段43Eとを備えている。
面取り部形成手段50は、本実施形態の場合、移動手段30が兼用する構成となっており、切断刃20における他方の切刃20J側の峰20Cの端部20Dのみに続くように面取り部20Eを形成するようになっている。
なお、面取り部20Eの円弧半径は、切断刃20の形状や厚みを考慮したり、接着シートASの特性、特質、性質、材質、組成、構成、形状、寸法および重量や、雰囲気の条件や、その他の要因等を考慮したりして、0.1mm〜5mm程度でよいが、0.1mm未満でもよいし、5mmよりも大きくてもよく、本発明の切断装置10の使用者(以下、単に「使用者」という)が任意に決定することができる。
切断対象物支持手段60は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって被着体WKを支持可能な支持面61Aと、接着シートASを貫通した切断刃20部分を受容する溝61Bとを有する支持テーブル61を備えている。
切断刃ストック手段70は、切断刃20を位置決めして収容可能な切断刃支持穴71Aが複数形成された切断刃支持部材71を備えている。なお、切断刃支持穴71Aは、切断刃20が摺動して挿入され、当該切断刃20の切先20Aが底着きすると、当該切断刃20の前後方向、左右方向および上下方向の位置決めができるようになっている。また、切断刃支持穴71Aの最下部には、切断刃20の切先20Aを検出するカメラや投影機等の撮像手段や、光学センサや超音波センサ等の各種センサ等の図示しない切先検知手段が配置され、当該図示しない切先検知手段によって、切断刃20の存在の確認と、当該切断刃20の位置決めが完了していることの確認とが行えるようになっている。
以上の切断装置10の動作を説明する。
先ず、使用者が切断刃支持部材71の複数の切断刃支持穴71Aそれぞれに切断刃20をセットした後、図1中実線で示す初期位置で、移動手段30が切断刃20を保持せずに待機している切断装置10に対し、操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作手段を介して自動運転開始の信号を入力する。すると、移動手段30が多関節ロボット31およびチャックモータ33を駆動し、切断刃ストック手段70に収容されている切断刃20をチャック33Aで保持する。なお、移動手段30は、切断刃ストック手段70の図示しない切先検知手段の検知結果を基にして、切断刃支持穴71Aに確実に位置決めされている切断刃20をチャック33Aで保持するようになっている。
そして、面取り部形成手段50(移動手段30)が多関節ロボット31を駆動し、挿入孔43Aから防塵箱43B内へ切断刃20を挿入する。切断刃20が防塵箱43B内へ挿入されると、加工手段40が回動モータ41および減圧手段43Cを駆動し、砥石42を回転させるとともに、防塵箱43B内の気体を吸引する。その後、面取り部形成手段50(移動手段30)が切断刃20を移動させ、当該切断刃20における他方の切刃20J側の峰20Cの端部20Dのみに続くように、砥石42で面取り部20Eを形成する。面取り部20Eの形成が完了すると、加工手段40が回動モータ41および減圧手段43Cの駆動を停止するとともに、面取り部形成手段50(移動手段30)が多関節ロボット31を駆動し、各部材を初期位置に復帰させてスタンバイ状態となる。
そして、使用者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段によって、一体物WK1が支持面61A上に載置されると、切断対象物支持手段60が図示しない減圧手段を駆動し、当該一体物WK1の吸着保持を開始する。その後、移動手段30が多関節ロボット31を駆動し、切先20Aを接着シートASに突き刺し、切断刃20部分を溝61B内に位置させた後、切断刃20を被着体WKの外縁に沿って1回転以上回転させることで、接着シートASを所定形状に切断する。このとき、切断された接着シートAS部分すなわち、被着体WKから切り離される側の接着シートAS部分は、他方の切刃20J、他方の平20Hおよび面取り部20E上を摺動することとなる。
接着シートASの切断が完了すると、移動手段30が多関節ロボット31を駆動し、各部材を初期位置に復帰させて再びスタンバイ状態となる。次いで、切断対象物支持手段60が図示しない減圧手段の駆動を停止した後、使用者または図示しない搬送手段が、所定形状に切断された接着シートASが貼付された被着体WKを別の工程に搬送する。その後、使用者または図示しない搬送手段が支持面61A上に残った接着シートAS部分を支持面61A上から取り去り、以降上記同様の動作が繰り返される。
以上のような実施形態によれば、峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを切断刃20に形成するので、切断された接着シートASが角張った峰20Cの端部20Dに接触することがなくなり、塵埃の発生を極力低減させて切断対象物を切断することができる。
本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、切断刃は、切断対象物を切断可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない(その他の手段および工程も同じ)。
切断刃20は、図2(D)に示すように、一方の切刃20G(他方の切刃20J)側が平らな形状でもよいし、図2(E)に示すように、一方の切刃20Gに凹部20Kが形成されていてもよく、このような凹部20Kは、断面視で円弧形状でもよいし、多角形状でもよい。
切断刃20は、どのような形状でもよく、上記実施形態では、切断刃20の延出方向(図1(A)の状態でZ軸方向)に対し、刃先20Bが傾斜して、峰20Cが平行な切断刃20を例示したが、例えば、切断刃20の延出方向に対し、刃先20Bが平行で、峰20Cが傾斜した切断刃20を採用してもよいし、切断刃20の延出方向に対し、刃先20Bおよび峰20Cの両方が傾斜した切断刃20を採用してもよいし、丸刃や鋸刃等のその他の形状の切断刃20を採用してもよい。
移動手段30(面取り部形成手段50)は、ブラケット32を設けずに第6アーム31Fで直接チャックモータ33や切断刃20を支持してもよいし、第6アーム31Fに切断刃20を着脱不能に支持するように構成してもよい。
移動手段30は、被着体WKの外縁と同形状となるように接着シートASを切断してもよいし、被着体WKの外縁よりも内側で接着シートASを切断してもよいし、被着体WKの外縁よりも外側で接着シートASを切断してもよいし、被着体WKの外縁とは関係なく接着シートASを切断してもよいし、接着シートASを貫通または貫通することのない切込が断続的に続くように接着シートASに対して切断刃20を離間接近させながら、接着シートASおよび切断刃20を相対移動させて当該接着シートASを切断してもよいし、接着シートASを貫通することのない切込が連続的に続くように接着シートASおよび切断刃20を相対移動させて当該接着シートASを切断してもよいし、接着シートASを貫通する切込と当該接着シートASを貫通することのない切込とが規則的または不規則的に、連続的または断続的に続くように接着シートASおよび切断刃20を相対移動させて当該接着シートASを切断してもよし、切断刃20を停止または移動させつつ接着シートASを移動させて当該接着シートASを切断してもよい。
移動手段30は、所定時間が経過した時点で切断刃20の交換を行ってもよいし、所定枚数の接着シートASを切断した時点で切断刃20の交換を行ってもよいし、所定の長さ以上の切断を行った時点で切断刃20の交換を行ってもよく、切断刃20の交換を行う度に、面取り部形成手段50(移動手段30)が多関節ロボット31を駆動し、上記と同様にして切断刃20の峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを形成すればよい。
移動手段30への切断刃20の取付けや取外しは、人手で行ってもよいし、他の装置で行ってもよい。
加工手段40は、左側の壁やその他の壁に空気の通る通気孔が形成された防塵箱43Bを採用してもよいし、切断刃20および砥石42を水やオイル等の液体に浸した状態で切断刃20に面取り部20Eを形成することで、面取り部20Eの形成によって発せられる塵埃が飛び散らないようにしたり、面取り部20Eの形成を円滑に行えるようにしたりしてもよいし、レーザを照射したり、打撃を加えたり、融かしたり、削ったり、切断したり、加熱したり、高圧で押圧したりして面取り部20Eを形成するものを採用してもよいし、防塵箱43B、排気ダクト43Dおよび塵埃回収手段43Eのうち少なくとも1つを設けずに、減圧手段43Cで気体を吸引する塵埃収集手段43を採用してもよいし、塵埃収集手段43を採用しなくてもよいし、他の装置で切断刃20を加工する場合、本発明の切断装置10に備わっていなくてもよい。
面取り部形成手段50は、移動手段30と兼用させずに他の駆動機器等で構成してもよいし、切断刃20を停止または移動させつつ加工手段40を移動(砥石42を回転させる回動モータ41を移動)させ、切断刃20の峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを形成してもよいし、砥石42を停止させておき、切断刃20を移動させ、切断刃20の峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを形成してもよいし、図2(A)に示すように、峰20Cの両端部20Dそれぞれに続く面取り部20Eを形成してもよいし、峰20Cの端部20Dの全域または一部に続く面取り部20Eを形成してもよいし、図2(B)に示すように、一方の切刃20Gと他方の切刃20Jとが両面取り部20Eの接線方向となることで、平20F、20Hのない切断刃20を形成してもよいし、図2(C)に示すように、切断刃20における刃先20Bから峰20Cの端部20Dに至るまでの間全てを面取り部20Eで形成してもよい。
図2(B)、(C)に示すような切断刃20の場合、例えば、図2(A)に示す一方の平20F(他方の平20H)と一方の切刃20G(他方の切刃20J)とで形成される角部20Lがなくなるので、この点においても、切断された接着シートASが角張った切断刃20部分に接触することがなくなり、塵埃の発生を極力低減させて接着シートASを切断することができるようになる。
面取り部形成手段50は、図2(B)、(D)に示すように、峰20Cに平坦部を残してもよいし、図2(A)、(C)、(E)に示すように、峰20Cに平坦部を残さなくてもよく、峰20Cに平坦部を残さない場合、両端部20Dは、峰20Cを形成する線上で一致した位置となる。なお、面取り部形成手段50で図2(C)に示すような切断刃20や、峰20Cに平坦部のない図2(B)に示す切断刃20を形成した場合、切断刃20は、峰20C側を刃先として使用してもよい。
面取り部形成手段50は、真円の円弧からなる面取り部20Eを形成してもよいし、楕円の円弧からなる面取り部20E等を形成してもよいし、面取り部20Eの代わりに、図2(F)に示すような直線状の面取り部20E1(所謂C面取り部)を形成してもよく、このような面取り部20E1を形成するための1辺の長さも、切断刃20の形状や厚みを考慮したり、接着シートASの特性、特質、性質、材質、組成、構成、形状、寸法および重量や、雰囲気の条件や、その他の要因等を考慮したりして、0.1mm〜5mm程度でよいが、0.1mm未満でもよいし、5mmよりも大きくてもよく、使用者が任意に決定することができるし、面取り部20E1を形成するための2辺の長は、同じ長さでもよいし、異なる長さでもよい。
切断対象物支持手段60は、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で接着シートASを支持する構成を採用してもよいし、例えば、被着体WKに接着シートASを貼付するシート貼付装置の被着体支持手段や、被着体WKを検査して不要な部分を切断する検査装置の被着体支持手段等どんなものであってもよいし、一体物WK1における被着体WK側から当該一体物WK1を支持してもよいし、一体物WK1における接着シートAS側から当該一体物WK1を支持してもよいし、一体物WK1における被着体WKのある位置のみを吸着保持してもよいし、一体物WK1における被着体WKのない位置のみを吸着保持してもよいし、一体物WK1におけるそれら両方の位置を吸着保持してもよいし、一体物WK1ではなく、接着シートASのみを支持するものであってもよいし、他の装置や他の部材で切断対象物を支持する場合、本発明の切断装置10に備わっていなくてもよい。
切断刃ストック手段70は、切断刃20を1個だけセットできる切断刃支持部材71を採用してもよいし、切断刃20を2個以上セットできる切断刃支持部材71を採用してもよいし、切断刃支持部材71で支持している切断刃20を清掃する図示しない刃清掃手段を備えていてもよいし、図示しない切先検知手段が設けられていなくてもよいし、切断刃20を位置決めする機構がなくてもよいし、他の装置や他の部材で切断刃20を供給する場合、本発明の切断装置10に備わっていなくてもよい。
切断装置10は、移動手段30がスタンバイ状態となった位置で、切断刃20の欠け、傷、曲がり、折れ等の変形や、切断刃20の錆、腐食等による劣化や、切断刃20に対する接着剤、その他物質等の付着による異物の付着等の切断刃異常が発生していることを検出可能なカメラや投影機等の撮像手段や、光学センサや超音波センサ等の各種センサ等の図示しない切断刃状態検知手段を採用し、チャック33Aで保持された切断刃20に切断刃異常が発生していることを切断刃状態検知手段が検知すると、移動手段30が多関節ロボット31およびチャックモータ33を駆動し、切断刃異常が発生している切断刃20をチャック33Aから取外した後、切断刃ストック手段70に収容されている別の切断刃20をチャック33Aで保持し、切断刃20の交換を行うようにしてもよい。この場合、面取り部形成手段50は、切断刃20の交換を行う度に、多関節ロボット31を駆動し、上記と同様にして切断刃20の峰20Cの端部20Dに続く面取り部20Eを形成する。
切断装置10は、天地反転して配置したり横向きに配置したりして、接着シートASを切断してもよいし、図示しない切断刃状態検知手段で切断刃20の切先20Aの位置や刃先20Bの位置等を検知するように構成し、当該切断刃状態検知手段の検知結果を基にして、移動手段30が次に切断の対象となる接着シートASに対し、切先20Aを突き刺す位置や、刃先20Bで切断する軌道等が所定の位置、所定の軌道等となるように多関節ロボット31の動作を自動で補正してもよい。
図示しない切断刃状態検知手段は、切断刃20の切先20Aの位置、刃先20Bの位置および切断刃異常のうち少なくとも1つを検知する構成でもよいし、切断刃異常を検知する場合、切断刃20の変形、劣化および異物の付着のうち少なくとも1つを検知する構成でもよい。
本発明における切断対象物および被着体WKの材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、切断対象物および被着体WKは、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状であってもよいし、切断対象物が接着シートの場合、感圧接着性、感熱接着性等の接着形態のものであってもよい。また、このような接着シートは、例えば、接着剤層だけの単層のもの、基材シートと接着剤層とだけで構成されたもの、基材シートと接着剤層との間に中間層を有するもの、接着剤層の間に中間層を有するもの等、1層または2層以上のものであってよい。また、切断対象物や被着体WKとしては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板、紙、ゴムまたは樹脂等の単体物であってもよいし、それら2つ以上で形成された複合物であってもよく、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。なお、接着シートを機能的、用途的な読み方に換え、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意の形状の任意のシート、フィルム、テープ等を前述のような任意の被着体に貼付することができる。
前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる。
10…切断装置
20…切断刃
20B…刃先
20C…峰
20D…端部
20E…面取り部
20E1…面取り部
20G…一方の切刃
20J…他方の切刃
30…移動手段
40…加工手段
43…塵埃収集手段
50…面取り部形成手段
AS…接着シート(切断対象物)
AS1…表面
WK…被着体

Claims (6)

  1. 切断対象物を切断する切断刃と、
    前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動手段とを備え、
    前記切断刃を加工可能な加工手段および前記切断刃を相対移動させ、前記切断対象物を切断中の当該切断対象物の表面位置での前記切断刃の断面視において、峰の端部に続く面取り部を前記切断刃に形成可能な面取り部形成手段を備えていることを特徴とする切断装置。
  2. 切断対象物を切断する切断刃と、
    前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動手段と、
    前記切断刃を加工可能な加工手段とを備え、
    前記切断刃および加工手段を相対移動させ、前記切断対象物を切断中の当該切断対象物の表面位置での前記切断刃の断面視において、峰の端部に続く面取り部を前記切断刃に形成可能な面取り部形成手段を備えていることを特徴とする切断装置。
  3. 前記切断対象物は、被着体に積層され、
    前記切断刃は、一方の切刃側を前記被着体側にして前記切断対象物を切断する構成とされ、
    前記面取り部形成手段は、前記切断刃における他方の切刃側の峰の端部のみに続くように前記面取り部を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の切断装置。
  4. 前記面取り部形成手段は、前記切断刃における刃先から峰の端部に至るまでの間全てを面取り部で形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の切断装置。
  5. 前記加工手段は、前記切断刃の加工によって発せられる塵埃を収集する塵埃収集手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の切断装置。
  6. 切断対象物を切断刃で切断する切断工程と、
    前記切断対象物および前記切断刃を相対移動させて当該切断対象物を所定形状に切断する移動工程と、
    前記切断刃を加工可能な加工手段および前記切断刃を相対移動させ、前記切断対象物を切断中の当該切断対象物の表面位置での前記切断刃の断面視において、峰の端部に続く面取り部を前記切断刃に形成する面取り部形成工程を有することを特徴とする切断方法。
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