JP4385089B2 - スクライブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板ガラス，セラミックス板等の脆性材料のワーク面にスクライブ線を形成するスクライブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の振動発生させてワークにスクライブ線を形成するスクライブ装置は、特開平９−２７８４７３号に開示されているようにスクライブ装置の自重や板ばねによってワークに静荷重を付与し、カッタがワークから跳ね上がるのを防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクライブ装置の自重によってワークに静荷重を付与する方法では、ワークによっては静荷重が過大となり、ワーク面のスクライブ線の近傍において水平方向のクラックが発生し、良好なスクライブが形成できなかったり、また静荷重が過小の場合には振動時にカッタがワーク面から跳ね上がってしまいマイクロクラックの連続性を確保できないといった問題があった。
また、板ばねによってワークに静荷重を付与する方法では、静荷重の付与は板ばねの保有している固有振動数に頼るところが大きく、板ばねとスクライブ本体とで共振が発生しやすく、振動周波数やワーク材質等の条件によってはスクライブ線が形成できないことがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のスクライブ装置は、カッタおよびこのカッタに振動を付与する振動発生部材を有するスクライブ本体と、前記スクライブ本体を磁力を用いて移動可能に支持する支持手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態をなすスクライブ装置について、図面に基づいて説明する。図１に示すように、このスクライブ装置は、スクライブ本体１０と、支持部としての垂直をなすベースプレート２０と、このスクライブ本体１０をベースプレート２０に垂直方向スライド可能に支持するスライド機構３０と、スクライブ本体１０を磁力により基準高さ（基準位置）に保持する磁力保持機構４０と、ベース２０を図１において紙面と直交する方向に水平移動させる移動機構５０と、板ガラス、セラミック板等の板形状のワーク１００を水平に設置するテーブル６０とを備えている。特許請求の範囲の支持手段は、上記スライド機構３０、磁力保持機構４０を含んでいる。
【０００６】
図２に示すように、上記スクライブ本体１０は、ボデイ１１と、このボデイ１１に微小量の垂直方向スライドを可能にして支持されたホルダ１２と、このホルダ１２の下端に設けられたカッタ１３（ヘッド，当接部材、図１にのみ示す）と、ホルダ１２に垂直方向の振動を付与する２つのピエゾアクチュエータ等からなる振動発生部材１４と、を備えている。
【０００７】
上記ボデイ１１は、縦長の箱形状をなし、その内部に上記ホルダ１２が収納されている。ホルダ１２も縦長の箱形状をなしており、その内部に上記振動発生部材１４が収容されている。上記振動発生部材１４は、縦長に形成されてボデイ１１，ホルダ１２と同軸をなしており（これらの中心軸線を図においてＬで示す）、軸方向の振動を発生する。図２に示すように、下側の振動発生部材１４の下端面は、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａ（当接部）に当たっている。
【０００８】
上記ホルダ１２の上端部は、ボデイ１０の上端部に設けたガイド部材１５により、上記中心軸線Ｌに沿う方向（垂直方向、振動方向）に微少量スライド可能に支持されている。上記ホルダ１２の下端部は、ボデイ１０に掛け渡された板ばね１６と、ゴムや樹脂等の弾性材料からなる球形のボール１７（与圧供給部材）により支持されている。このボール１７は、ボデイ１０に固定された受板１８とホルダ１２との間に介在されている。上記ボール１７は、その弾性復元力でホルダ１２を上方に付勢し、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａと、上記ガイド部材１５にねじ込まれた調整ねじ１５ａとの間で振動発生部材１４に予圧（振動発生部材１４を軸方向に圧縮する方向の力）を付与している。
【０００９】
上記ホルダ１２は、上記板ばね１６を跨ぐようにして２股に別れて下方に延びている。これら一対の延長部の下端部（先端部）には、アタッチメント１９ａ，１９ｂを介して上記カッタ１３（当接部材）が取り付けられている。このカッタ１３は、上記振動発生部材１４の中心軸線Ｌ上に配置されており、その下端（先端）が円錐形状をなして尖っている。このカッタ１３の下端には、角錐形状をなすダイヤモンド粒が固着されている。このダイヤモンド粒の頂点が下を向いて、後述するワーク１００の面に当たるようになっている。
【００１０】
上記スライド機構３０は、上記ベースプレート２０に垂直に固定されたガイド３１と、このガイド３１に垂直方向にスライド可能に支持されたスライダ３２とを備えている。このスライダ３２の縦に延びる凹部３２ａに、上記ボデイ１１が嵌め込まれた状態で固定されている。このスライダ３２は、スクライブ本体１０の一部を構成している。
【００１１】
本発明の特徴部をなす上記磁力保持機構４０は、スライダ３２の上方に配置された第１磁石対４１と、スライダ３２の下方に配置された第２磁石対４２とを備えている。
第１磁石対４１は、スライダ３２の上面に固定された永久磁石４１ａと、この磁石４１ａと垂直方向に離間対峙した状態でベースプレート２０に設けられた永久磁石４１ｂとを有している。
【００１２】
上記磁石４１ｂは次のようにして設けられている。すなわち、ベースプレート２０の上端には、水平板２１が固定されており、この水平板２１には、位置調整機構４３（磁力調整機構）が取りつけられている。この位置調整機構４３は、周知のマイクロメータと同様の構造なので、詳述しないが、水平板２１の上面に固定されたスリーブ４３ａと、このスリーブ４３ａの外周に設けられた操作筒４３ｂと、この操作筒４３ｂの回動操作に伴ってスリーブ４３ａからの突出量を調整可能なスピンドル４３ｃとを有している。このスピンドル４３ｃは水平板２１を貫通して下方に延びており、その下端に、上記磁石４１ｂが固定されている。したがって、上記のように操作筒４３ｂを回してスピンドル４３ｃの突出量を調整することにより、磁石４１ｂの高さ（位置）を調整することができるようになっている。
【００１３】
上記磁石４１ａ，４１ｂは互いに同極（例えばＮ極同士）が対面するようにして離間対峙しており、磁石４１ａ，４１ｂ間に働く反発力により、スライダ３２を含むスクライブ本体１０を下方に、すなわちワーク１００に向かって付勢するようになっている。
【００１４】
上記第２の磁石対４２も、スライダ３２の下面に固定された永久磁石４２ａと、この磁石４２ａと垂直方向に離間対峙してベースプレート２０に設けられた永久磁石４２ｂとを有している。第１磁石対４１と同様に、磁石４２ｂはスライダ３２の下方においてベースプレート２０に固定された水平板２２および位置調整機構４５（磁力調整機構）を介して、ベースプレート２０に設けられている。この位置調整機構４５のスリーブ４５ａは、水平板２２の下面に固定されており、このスリーブ４５ａから上方に突出するスピンドル４５ｃは、水平板２２を貫通しており、その上端に上記磁石４２ｂが固定されている。操作筒４５ａの回動操作によりスピンドル４５ｃの突出量が調整され、ひいては磁石４２ｂの高さ（位置）が調整されるようになっている。
【００１５】
上記磁石４２ａ，４２ｂも互いに同極が対面するようにして対峙しており、磁石４２ａ，４２ｂ間に働く反発力により、スライダ３２を含むスクライブ本体１０を上方に、すなわちワーク１００から離れる方向に付勢するようになっている。上記説明から明らかなように、第１磁石対４１と第２磁石対４２は、スクライブ本体１０を垂直方向（スライダ本体１０の移動方向、振動方向）において、逆向きに付勢するようになっている。上記磁石対４１，４２の磁石４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、垂直方向に延びる軸線上に配置されている。
【００１６】
上記構成をなすスクライブ装置の作用を説明する。前述したように、水平のテーブル６０にワーク１００を位置決めして水平にセットする。他方、スクライブ本体１０は、カッタ１３がワーク１００に当たらない自由状態では、これら磁石対４１，４２の逆方向の磁力により、浮いた状態で基準高さ（基準位置）に保持されている。
【００１７】
上記スクライブ本体１０の基準高さおよび基準高さから変位した時に受ける磁力の強さは、位置調整機構４３，４５で調整された磁石４１ｂ，４２ｂの高さにより決定される。スクライブ本体１０の基準高さは、スクライブ本体１０の自重と第１磁石対４１の反発力との和が、第２磁石対４２の反発力と等しくなる高さである。すなわち、スクライブ本体１０が基準高さにある時、第２磁石対４２の反発力は、スクライブ本体１０の自重分だけ、第１磁石対４１の反発力より大きい。スクライブ本体１０の基準高さは、カッタ４３の先端がワーク１００の面に乗った時の高さよりも若干量例えば数１０ミクロンほど下方に設定される。また、スクライブ本体１０が基準高さにある時の、磁石４１ａ，４１ｂの間隔，磁石４２ａ，４２ｂの間隔は、スクライブ本体１０が基準高さから変位した時の戻す力を決定する。
【００１８】
上記のように基準高さを設定されたスクライブ本体１０は、最初はワーク１００の縁から水平方向に離れている。移動機構５０によりベースプレート２０およびスクライブ本体１０をワーク１００に向かって水平移動させると、カッタ１３はワーク１００の縁に当たってからワーク１００の面に乗り上げる。この時、上記スクライブ本体１０の基準高さと乗り上げ時の高さの差は、後述の所望する静荷重に対応して決定され、必要以上に大きくしないので、容易に乗り上げることができる。
【００１９】
上記カッタ１３のワーク１００の面への乗り上げに伴い、スクライブ本体１０は基準高さから上方に変位する。この変位に伴って第１磁石対４１の反発力が強まり、第２磁石対４２の反発力が弱まるため、スクライブ本体１０には、基準高さに戻す力すなわち下向きの力が働き、この力が静荷重となってカッタ１３をワーク１００に押しつけることになる。
【００２０】
上記静荷重は、スクライブ本体１０の自重に依存せず、上記基準高さからの変位量に伴う第１磁石対４１の反発力に依存する。そのため、静荷重を位置調整機構４３，４５の調整により、任意に設定することができ、ワーク１００の材質や厚さに応じて、調整させることができる。
【００２１】
上記のように、カッタ１３がワーク１００に乗り上げた後も、移動機構５０によりスクライブ本体１０を移動させることにより、カッタ１３は、ワーク１００の面に沿って軌跡を描く。上記カッタ１３の乗り上げ時点あるいはそれ以前から２つの振動発生部材１４に同相の高周波電圧を付与し、これを軸方向に周期的に伸縮させる。この振動発生部材１４の周期的伸縮に伴うホルダ１２の振動がカッタ１３を介してワーク１００に伝達される。その結果、カッタ１３は、ワーク１００の面に上記軌跡に沿って、連続した垂直のマイクロクラックからなるスクライブ線を形成する。
【００２２】
上述したように、静荷重を小さくすることができるので、スクライブ線近傍において水平クラックの発生を防止でき、良好なスクライブ線を描くことができる。また、振動発生部材１４からの振動エネルギーをワーク１００に伝達する際の質量は、ホルダ１２、アタッチメント１９ａ，１９ｂ，カッタ１３の質量により決定され、また、振動発生部材１４からの反力を受け止める質量は、ボデイ１１およびスライダ３２の質量により決定され、これら質量は，上記静荷重とは無関係に最適にすなわち振動エネルギーをカッタ１３からワーク１００に伝達するのに十分な重さとなるように選択することができる。また、ボデイ１１およびスライダ３２が振動発生部材１４から受ける振動は、ばね材等を介在させずに磁石対４１，４２の磁力で吸収でき、共振を最小限に抑制することができる。
【００２３】
上記のようにしてスクライブ線が形成されたワーク１００は、テーブル６０から取り外され、図示しない破断装置により、スクライブ線に沿って破断される。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。磁力保持機構は、永久磁石の代わりに電磁石を用いてもよい。電磁石を用いる場合、供給電流を調整することによって磁力を調整することができる。
また、ボデイ１１，ホルダ１２、振動発生部材１４の中心軸線Ｌ上に磁石対４１，４２を配置してもよい。
板ばね１６とボール１７の代わりに、磁石対を用いて振動発生部材に予圧を付与してもよい。
上記スクライブ装置を９０°倒して、振動方向を水平にしてもよい。この場合、磁石対４１，４２によるスクライブ本体１０の保持に重力の影響がなくなる。先端が尖ったカッタ１３の代わりに、円盤形状をなし、その全周にわたってエッジを有する回転可能なカッタを用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁力によりカッタに付与される静荷重を最適にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなすスクライブ装置の全体を示す側面図である。
【図２】図１において、ＩＩーＩＩ線に沿うスクライブ本体の横断面図である。
【符号の説明】
１０ スクライブ本体
１３ カッタ（当接部材）
１４ 振動発生部材
２０ ベースプレート（支持部）
４０ 磁力保持機構
４１ 第１の磁石対
４２ 第２の磁石対
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ 磁石
４３，４５ 位置調整機構（磁力調整機構）

Claims (6)

1. カッタおよびこのカッタに振動を付与する振動発生部材を有するスクライブ本体と、このスクライブ本体を磁力を用いて上記カッタの振動方向に移動可能に支持する支持手段とを備え、
   上記支持手段は、互いに反発する第１の磁石対と、互いに反発する第２の磁石対とを含み、各磁石対の一方の磁石が上記スクライブ本体に取り付けられ、他方の磁石が上記支持手段に取り付けられ、第１の磁石対によりスクライブ本体に付与される磁力と、第２磁石対によりスクライブ本体に付与される磁力とが、上記スクライブ本体の移動方向において互いに逆向きであることを特徴とするスクライブ装置。
2. 上記カッタの振動方向および上記スクライブ本体の移動方向が垂直方向であることを特徴とする請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 上記支持手段が、上記スクライブ本体を上記スクライブ本体の移動方向にスライド可能に支持するスライド機構を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のスクライブ装置。
4. 上記第１、第２の磁石対が上記スクライブ本体の移動方向、上記カッタの振動方向に延びる軸線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクライブ装置。
5. 前記支持手段は磁力調整機構を備えており、磁石対の上記他方の磁石の位置を調整することによって磁力調整を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスクライブ装置。
6. 前記支持手段は磁力調整機構を備えており、電磁石へ印加する電流を調整することによって磁力調整を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスクライブ装置。

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