JP4142458B2

JP4142458B2 - 硬質脆性板の振動スクライブ方法及び装置

Info

Publication number: JP4142458B2
Application number: JP2003011270A
Authority: JP
Inventors: 崇介天日
Original assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2004224592A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、フラットディスプレイパネル用のガラス板その他の硬質脆性板を割断する際に用いるスクライブ方法及び装置に関するもので、テーブル上に定置した硬質脆性板の所望の切断線に沿って回転カッタを押圧走行させることにより、当該硬質脆性板を割断するための垂直クラックを生成する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスを基板とするフラットディスプレイパネル又はそのガラス基板を機械的に切断する方法として、スクライブ・ブレークによる方法が広く用いられている。この方法は、ダイヤモンドの尖針や回転カッタの鋭い周縁でガラス板の表面にスクライブ溝（引っ掻き溝）を設けた後、このスクライブ線に沿って衝撃や曲げ応力を加えることにより、ディスプレイパネルやガラス基板を割断（割って切断）するというものである。
【０００３】
スクライブ・ブレークによる硬質脆性板の機械的割断は、割断速度が速く、消費エネルギーも小さいという長所があるが、割断にスクライブ工程とブレーク工程との２工程を必要とすることと、スクライブ線に沿って好ましくない水平クラックが生成することにより、割断線に沿って欠けや割れが生じることがあるという問題がある。
【０００４】
欠けや割れを防止して不良品の発生を避け、かつきれいな割断面を得るためには、スクライブ時に水平クラックを発生させないで、できるだけ深い垂直クラックを生成させることが必要である。このための１つの方法として、スクライブ溝を刻設する回転カッタに硬質脆性板の面直角方向の振動を付与することが提案されている（例えば特許文献１）。また、特許文献２には、回転カッタの鋸刃状にすることにより、回転カッタがガラス板表面を転動したときに、当該ガラス板に振動的な力を印加させる方法が提案されている。
【０００５】
割断時に割れや欠けを生じないためのもう１つの重要な用件は、所望の割断線に沿って均一なスクライブ溝（垂直クラック）を形成することである。そのためには、硬質脆性板の表面上を転動する回転カッタの切込量と付圧力とを割断線の全長に亘って一定に保持することが必要である。スクライブ時に硬質脆性板を保持するテーブルの表面には、加工精度や熱変形に基づくうねりがあり、割断対称の硬質脆性板の厚さにもうねりやばらつきがある。従って、スクライブ時に回転カッタが走行する硬質脆性板の表面には、これらの誤差やうねりの集積による高低差が存在することになる。そこで回転カッタが高低差に滑らかに追従して一定の押圧力及び切込深さが維持されるように、回転カッタを空気付圧装置を介して支持及び付勢する構造が、例えば特許文献３に提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１５７８６０号公報
【特許文献２】
特開平９−１８８５３４号公報
【特許文献３】
特開２００２−８０２３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
回転カッタを割断しようとする硬質脆性板の略面直角方向に振動させてスクライブ溝の刻設を行う振動スクライブ方法は、割断に有利に作用する深い垂直クラックを生成するのに有効である。ところが、回転カッタを割断しようとする硬質脆性板の表面のうねりに円滑に追従させるために、回転カッタを空気付圧装置を介して支持及び付勢しているスクライブ装置においては、回転カッタを振動させるための加振装置を設けても、その振動が回転カッタに伝達されないという問題が生ずる。即ち、空気付圧装置と加振装置とを並列に配置すると、空気付圧装置の機能が損なわれ、加振装置を空気付圧装置よりキャリア側にして直列に配置したときは、加振装置の振動が総て空気付圧装置で吸収されてしまい、また、加振装置を空気付圧装置より回転カッタ側にして直列に配置しても、加振装置の振動の殆どが空気付圧装置側に逃げてしまい、回転カッタに所望の振動を付与することができない。
【０００８】
回転カッタを割断しようとする硬質脆性板の表面のうねりに円滑に追従させるためには、空気付圧装置の動特性が良好であること、即ち、軽い力で速やかに変位を吸収することが必要であり、この特性に優れれば優れるほど加振装置の振動が回転カッタに伝達されないという矛盾が生ずる。
【０００９】
この問題を解決する１つの手段として、回転カッタの走行に先立って割断線上の硬質脆性板の表面の高低を高い精度で検出し、検出された高低差に追従するように回転カッタの高さをサーボ制御することにより、空気付圧装置を設けないで回転カッタを硬質脆性板表面のうねりに追従させる技術が本願出願人によって提案されている。しかし、この方法は、高精度の計測と制御とを必要とし、そのための装置が高価になるという問題がある。
【００１０】
この発明は、従来技術における互いに相反する問題を総て解決して、高精度の制御を行うことなく、空気付圧装置を用いたワーク表面のうねりに対する回転カッタの円滑な追従性と、回転カッタの振動による深い垂直クラックの生成とを同時に実現することが可能な方法及び装置を得ることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本願請求項１の硬質脆性板の振動スクライブ方法は、テーブル２上に定置した硬質脆性板１の表面に回転カッタ２９を押圧走行させることにより、当該回転カッタの走行軌跡に沿って前記硬質脆性板に微小垂直クラックを生成する硬質脆性板のスクライブ方法において、前記回転カッタを硬質脆性板の表面に空気圧により押圧すると共に、テーブル２に回転カッタ２９の押圧方向と略同方向の振動を加えることを特徴とするものである。
【００１２】
本願請求項２の振動スクライブ方法は、上記本願請求項１の振動スクライブ方法において、テーブル２の振動方向が、硬質脆性板１の垂線に対して下動端が回転カッタ２９の走行方向に偏倚する方向の傾斜方向であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記課題を解決した本願請求項３の硬質脆性板の振動スクライブ装置は、硬質脆性板１を定置するテーブル２と、そのテーブル面と平行に装架された走行ガイド３と、この走行ガイドに沿って走行するキャリア４と、このキャリア４に装着された空気付圧装置１６によりテーブル２に向けて付勢される回転カッタ２９とを備えた硬質脆性板のスクライブ装置において、テーブル２を略その面直角方向に振動させる加振装置７を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
本願請求項４の振動スクライブ装置は、上記本願請求項３の振動スクライブ装置において、テーブル２が圧電振動子を内蔵した加振装置７を介して移動台８に支持されているというものである。
【００１５】
また本願請求項５の振動スクライブ装置は、上記本願請求項３又は４の振動スクライブ装置において、加振装置７の振動方向が、その振動の下動端が回転カッタ２９の走行方向前方に偏倚する傾斜方向であるというものである。
【００１６】
この発明は、振動切削や振動スクライブは、工具を振動させて行うものであるという当業者の従来の常識ないし固定観念を打破し、振動スクライブにおける回転カッタの振動は、ワークに対する相対的なものでよいという認識に基づいてなされたものである。
【００１７】
すなわち、各種の加工装置において、ワークを定置するテーブルは、加工反力による変形ないし変位により、加工誤差を生ずるのを避けるために、剛性の高いものを基台に強固に固定するという構造が採用されていた。しかし、スクライブ装置においては、ワークが比較的軽量であること、加工力が小さいこと、携帯電話を初めとする携帯端末の普及によって、比較的小型の加工装置が求められるようになってきたことなどの理由により、テーブルを振動させる方法及び装置を実現することが可能である。実用上好ましい装置は、硬質脆性板を定置する矩形のテーブルの四隅を圧電振動子を備えた加振装置を介して装置の基台ないし基台上でテーブルを移動させる移動台に固定する構造であり、これら４個の圧電振動子に同一の加振用の交流電圧を加えることにより、ワークと回転カッタの接触位置に安定した所望の振幅及び周波数の振動を付与することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、この発明の実施例を示した図である。図において、１は割断しようとするガラス板、２はガラス板１を定置するテーブル、３はテーブルの上方に図示しない両側の支持脚によって装架された走行ガイド、４は走行ガイド３に沿って走行するキャリアである。キャリア４は、硬質脆性板を載置するテーブル２の表面と平行に設けた走行ガイド３に案内されて、走行モータ５で回転駆動されるボールネジ６に螺合して一定速度で走行する。
【００１９】
テーブル２は、圧電振動子を内蔵した加振装置７を介して移動台８に支持されている。移動台８は、図示しない基台上面に設けたレール９に沿ってキャリア４の移動方向と直角に交差する方向に案内されており、レール９と並行に装架されたボールネジ１０に螺合しており、ボールネジ１０の回転により移動してスクライブ溝の刻設位置を規定する。加振装置７に内蔵された圧電振動子に交流電圧を印加することにより、加振装置７は上下方向に振動して、その振動がテーブル２に伝達される。
【００２０】
キャリア４は、テーブル２の面と直交する方向（以下、「面直角方向」という）の２本の昇降ガイド１１と、昇降ネジ１２と、この昇降ネジを回転駆動するサーボモータ１３とを備えている。昇降ガイド１１に昇降ブラケット１４が案内されており、この昇降ブラケットに設けたボールナット１５が昇降ネジ１２に螺合して、サーボモータ１３の正逆転により昇降ブラケット１４が昇降する。
【００２１】
昇降ブラケット１４には、加圧シリンダ（空気付圧装置）が固定されている。この加圧シリンダ（図４参照）は、面直角方向の平行な２本のシリンダ孔１７を備えており、このシリンダ孔の下端は開口している。シリンダ孔１７の上端には、図示しない空気圧源に連通された付圧空気孔１８が開口している。また、シリンダ孔１７の内周には、複数個の円周溝１９が設けられ、この円周溝に前記空気圧源に連通された静圧空気孔２０が開口している。
【００２２】
シリンダ孔１７には、その下端開口からラム２１が挿入されている。このラム２１の外周は、シリンダ孔１７の内周面との間にミクロン代の隙間を形成する嵌め合い公差で嵌挿されている。２本のラム２１は、付圧ブラケット２２に一体的に立設されており、この付圧ブラケットと昇降ブラケット１４との間に付圧ブラケットを懸吊する引張りコイルバネ２３が装架されている。
【００２３】
付圧ブラケット２２には、面直角方向の旋回軸２４がボールベアリング２５で軸支され、この旋回軸の下端に固定したホルダ２６の一端に立設した回り止めピン２７が軸受ホルダの下端に設けた回り止め孔２８に遊嵌しており、その遊隙に相当する角度だけ旋回軸２４が回動可能である。この回動角は数度程度である。回転カッタ２９は、ホルダ２６の下面に旋回軸２４の軸心からキャリア４の走行方向後方（トレーリング方向）に数ミリメートル偏心Ｈさせて自由回転可能に軸着されている。回転カッタ２９の外周には鋭利な切刃が形成されており、硬質脆性板１の表面を転動して、その表面にスクライブ溝を刻設する。
【００２４】
上記構造において、硬質脆性板１にスクライブ溝を刻設するときは、硬質脆性板１の厚さに応じて、サーボモータ１３で昇降ブラケット１４の高さを設定し、テーブル２を支持している加振装置７の圧電振動子に交流電圧を印加してテーブル２を上下方向に振動させ、付圧空気孔１８及び静圧空気孔２０に圧力空気を供給した状態で、キャリア４を走行させる。回転カッタ２９はキャリア４の走行に従って硬質脆性板１の表面を転動して、その外周の切刃により硬質脆性板１の表面にスクライブ溝を刻設する。
【００２５】
このとき、加圧シリンダ１６の供給圧による回転カッタ２９のガラス板１への押圧力及び圧電振動子に与える電気信号の強さによりテーブル２の振幅を調節することにより、スクライブ溝を刻設したときにガラス板に生ずる垂直クラックの深さを調整する。割断しようとするガラス板の板厚や材質に合わせてこれらの加工条件を適宜設定することにより、スクライブ溝を刻設することのみで、あるいはスクライブ溝を刻設した後にその刻設部分を真空吸引するなどの僅かな衝撃や応力を加えることで、ブレーク工程を不要にした割断を実現することもできる。
【００２６】
加振装置７は、図５に示すように、その振動の方向Ａを回転カッタ２９の走行方向Ｂに直交する鉛直方向Ｃから僅かに傾斜させて設けることができる。このときの傾斜方向は、回転カッタ２９の走行方向と逆の方向、即ちテーブル２が上動したときに、回転カッタ２９を押し戻す方向であり、その傾斜角θは１〜数度の範囲である。このように加振装置７の振動方向を傾斜させることにより、テーブル２が上動して回転カッタ２９がガラス板１の表面に強く押接されるときにその押接力が斜めに作用し、ガラス板の面直角方向の振動成分の他にカッタ進行方向の振動成分も生ずることになり、より確実に垂直クラックを増大させることができる。
【００２７】
なお、硬質脆性板１の表面の厚さ方向のうねりに対しては、回転カッタ２９が上下動して、硬質脆性板１の表面に対する回転カッタ２９の所望の押圧力と切り込み深さとが維持させる。回転カッタ２９は、ラム２１は静圧空気によってシリンダ孔１７の周面から浮遊した状態を保持されているため、この上下動に対する摩擦負荷はきわめて小さく、ミクロン代のうねりであっても、回転カッタ２９の押圧力に変動を生じさせることがないので、深さの一定したスクライブ溝を刻設できる。なお、シリンダ孔に積極的に静圧を供給しなくても、シリンダの奥端からシリンダの内周面とラムの外周面との間に漏出する空気でラムを浮上させることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したこの発明により、テーブルに保持された硬質脆性板のスクライブ時に、硬質脆性板に対する正確で安定した押圧力と切り込み深さとで回転カッタを走行させることが可能な、振動スクライブ方法及び装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクライブ装置の模式的な斜視図
【図２】キャリア、回転カッタの取付構造を示す側面図
【図３】図２の正面図
【図４】回転カッタを硬質脆性板に押圧する空気付圧装置の断面図
【図５】加振装置の振動の方向を説明する図
【符号の説明】
１ガラス板
２テーブル
３走行ガイド
４キャリア
７加振装置
８移動台
16 加圧シリンダ
29 回転カッタ

Claims

テーブル(2)上に定置した硬質脆性板(1)の表面に回転カッタ(29)を押圧走行させることにより、当該回転カッタの走行軌跡に沿って前記硬質脆性板に微小垂直クラックを生成する硬質脆性板のスクライブ方法において、前記回転カッタを硬質脆性板の表面に空気圧により押圧すると共に、テーブル(2)に回転カッタ(29)の押圧方向と略同方向の振動を加えることを特徴とする、硬質脆性板の振動スクライブ方法。
テーブル(2)の振動方向が、硬質脆性板(1)の垂線に対して下動端が回転カッタ(29)の走行方向に偏倚する方向の傾斜方向であることを特徴とする、請求項１記載の硬質脆性板の振動スクライブ方法。
硬質脆性板(1)を定置するテーブル(2)と、そのテーブル面と平行に装架された走行ガイド(3)と、この走行ガイドに沿って走行するキャリア(4)と、このキャリア(4)に装着された空気付圧装置(16)によりテーブル(2)に向けて付勢される回転カッタ(29)とを備えた硬質脆性板のスクライブ装置において、テーブル(2)を略その面直角方向に振動させる加振装置(7)を備えていることを特徴とする、硬質脆性板の振動スクライブ装置。
テーブル(2)が圧電振動子を内蔵した加振装置(7)を介して移動台(8)に支持されている、請求項３記載の硬質脆性板の振動スクライブ装置。
加振装置(7)の振動方向が、その振動の下動端が回転カッタ(29)の走行方向前方に偏倚する傾斜方向である、請求項３又は４記載の硬質脆性板の振動スクライブ装置。