JP4582774B2

JP4582774B2 - ガラス切断用カッターホイール

Info

Publication number: JP4582774B2
Application number: JP2004294770A
Authority: JP
Inventors: 隆小野瀬
Original assignee: 常陽工学株式会社
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: JP2006104029A

Description

本発明は、ガラス切断用カッターホイールに関する。

従来、大量のガラス板を効率的に且つ寸法精度良く切断する手段として、円盤形状の回転カッター（カッターホイール）が自動ガラススクライバーのカッターヘッド等に回転自在に軸着されて用いられている。

このようにして使用される従来のカッターホイールには以下のようなものがある。カッターホイールの外周縁部に形成されたＶ字形状の刃の稜線部となる刃先を、一定の範囲内の正多角形とすると共に、該正多角形の各辺に対応する刃先を含む刃角度を一定の範囲内としたものである。

これにより、回転するカッターホイールの多角形の刃先の各頂点でガラス板に打点衝撃を与えると共に、各頂点以外ではガラス板への必要以上の食い込みをなくしてガラス板の面方向へのクラックの発生を減少させるようにしている。

また、多角形の刃先の各頂点間に切り欠きを形成して直線部をなくすことによって各辺とガラス板との接触を完全になくし、ガラス板の面方向へのクラックの発生を更に抑制するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１２１０４０号公報

しかしながら、切断時にガラス板に衝撃を与えることは、ガラス板の内部に方向性が特定できない微細なクラック（マイクロクラック）を生じさせる可能性が否定できず、このようなガラス板を実装した製品は潜在的な不良要因を内在するものとなる可能性がある。よって、高品質及び高信頼性の製品を実現するためには問題を含んだ手法といわざるを得ない。

また、カッターホイールに求められるスクライブ特性の一つとして、スクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延びる縦クラックを如何に深く形成するかという要件がある。

その場合、回転するカッターホイールの刃をできるだけ荷重が加わらないようにガラス板に食い込ませることが重要であり、食い込みのない上記従来のカッターホイールで深い縦クラックを形成することは過度な刃先荷重による残留応力がガラス板に発生することになり、ガラス加工品の品質低下を招くことにもなる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、従来のカッターホイールにくらべてマイクロクラックの発生を少なくするために稜線を一定に保ちながら側面の角度を交互に変えることにより、刃を順次変えながらガラス板への切り込みを深くしてスクライブが深くできることによる高浸透を狙ったものである。

また、カッターホイールの刃による過度な荷重が加わることがなく、且つ１回のスクライブ走査でスクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延びる深い縦クラックを形成することが可能なカッターホイールを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、円盤形状の外周縁部に沿ってＶ字形状の刃を有するガラス切断用カッターホイールであって、前記Ｖ字形状の刃の稜線部となる刃先が前記円盤形状の中心を中心とする円形状に形成され、且つカッターホイールの円周を複数等分した中心角を交角とする２辺で囲まれた各範囲内に前記稜線を含む平面に対して所定の角度で両側に開く独立した２種類以上の刃角度の刃が、刃角度の大きい順又は小さい順に１回又は複数回繰り返し配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記２種以上の刃角度の刃のうち、互いに隣接する刃は曲面を介して連接されていることを特徴とするものである。

本発明のガラス切断用カッターホイールは、円盤形状のカッターホイールの外周縁部に沿ってＶ字形状の刃の稜線部となる刃先をカッターホイールの中心を中心とする円形状に形成し、カッターホイールの円周を複数等分した中心角を交角とする２辺で囲まれた各範囲内に所定の刃角度を有する独立した刃を形成した。

その結果、切断するガラス板に対して、従来と同等或いはそれ以下の押圧荷重で従来よりも深い縦クラックを形成することができる。

また、スクライブ時にガラス板に加わる押圧荷重が比較的小さいために残留応力がガラス板に発生することが殆んどなく、ガラス加工品の品質低下を抑制することができる。

また、切断時にガラス板に与えられる衝撃が少なく、ガラス板の内部に方向性が特定できない微細なクラック（マイクロクラック）が生じるのを阻止することができ、よって、このようなガラス板を実装した製品は高品質及び高信頼性が確保されるものとなる。

更に、マイクロクラックの発生を少なくするために稜線を一定に保ちながら側面の角度を交互に変えることにより、刃を順次変えながらガラス板への切り込みを深くしてスクライブが深くできることによる高浸透を実現できた。などの利点を有するものである。

以下、この発明の実施形態を図１から図８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付し、説明は省略する）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は本発明に係わるガラス切断用カッターホイールの実施形態を示す正面図、図２は側面図、図３は図１のＡ−Ｏ−Ａ断面図である。

円盤形状のカッターホイールの外周縁部に沿ってＶ字形状の刃の稜線部となる刃先１が形成されている。そして、Ｖ字形状の刃は異なる２種類の刃角度θ１、θ２の刃２ａ、２ｂの組み合わせで構成されており、カッターホイールの円周を７２等分（図ではわかりやすくするために１６等分に簡略化して表した）した中心角を交角とする２辺３で囲まれた範囲内に独立した刃２ａ、２ｂが形成され、互いに隣接する刃２ａ、２ｂの刃角度が異なるように配置されている。

つまり、カッターホイールの刃２ａ、２ｂは、異なる２種類の刃角度θ１、θ２の刃が交互に同一幅で７２個連続して配置された構成となっている。

そして、カッターホイールの中央部には貫通孔４が設けられており、この貫通孔４に回転軸を挿通し、該回転軸を介してカッターホイールに回転運動を与えるようにしている。

なお、Ｖ字形状の刃の刃先１となる稜線は、図１で示す正面図においては円盤形状のカッターホイールの中心を中心とする円で表され、図２で示す側面図においては直線で表される。

そして、稜線を含む平面に対して両側に開く刃の角度θ１、θ２は該平面に対して対称になるように形成されている。

なお、２種類の刃角度θ１及びθ２の関係においては、θ１はθ２よりも大きく、且つθ２は９０°〜１４０°の範囲内であることが望ましく、θ１はθ２＜θ１≦１７０°の範囲内であることが望ましい。

カッターホイールの推奨仕様を以下に示す。
刃の材質：超硬合金及び焼結ダイヤモンド
ホイールの直径：３．２〜５．２ｍｍ
ホイールの厚み：０．６〜１．０ｍｍ
小さい方の刃角度（θ２）：９０〜１４０°
独立した刃の数：３６〜１５０
スクライブ速度：１５０〜３００ｍｍ／ｓ

図４及び図５は本実施形態のカッターホイールを使用してガラス板をスクライブする様子を示したものである。

まず、図４に示すように、図示しない自動ガラススクライバーのカッターヘッド等にカッターホイール５を回転自在に軸着し、テーブル６上に固定されたガラス板７に対してカッターホイールの刃２ａ、２ｂが所定の深さに食い込むようにガラス板７とカッターホイール５のうちの何れか一方又は両方を調節することによってガラス板７とカッターホイール５との距離を設定する。

そして、カッターホイール５の中央部に設けられた貫通孔に挿通された回転軸８を介してカッターホイール５を所定の回転数で回転させる。回転方向はガラス板７のスクライブの進行方向９ａに対してカッターホイール５の回転方向９ｂが反対方向になるように設定されている。

次にガラス板７とカッターホイール５のうちの何れか一方又は両方を一方方向に所定の速度で移動させながら回転するカッターホイール５の刃２ａ、２ｂでガラス板７をスクライブする。スクライブ時はカッターホイール５の刃２ａ、２ｂによってガラス板７に所定の押圧荷重が加えられている。

スクライブ中のある瞬間において、ガラス板のスクライブライン上の進行方向に向かった先端部１０では、ガラス板７に最初に接触するカッターホイール５の刃２ａ、２ｂは角度の小さい方と大きい方の何れか一方である。ところが、どちらの刃２ａ、２ｂが最初にガラス板７に接触しようとも、カッターホイール５の刃先１がガラス板７の厚み方向の最下点に至るまでは、刃の食い込みの深度を徐々に深くしながらスクライブが進行していき、このスクライブプロセスが角度の小さい刃２ｂと大きい刃２ａによって交互に繰り返される。

その時、図５（ａ）に示すように、角度が小さい方の刃２ｂがガラス板７に食い込んだ状態では、刃２ｂの刃角度θ２の食い込み角度でスクライブラインが形成され、スクライブラインに直交してスクライブラインの底部からガラス板７の厚み方向に延びる浅い縦クラック１１が形成される。

次に、（ｂ）に示すように、角度の大きい刃２ａが、先行した角度が小さい刃２ｂで形成されたスクライブライン上を更に食い込みの深度を深くしてスクライブする。すると、先行するスクライブラインの開口部が広げられて縦クラック１１が広げられ、広げられた縦クラックの下端部からスクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延びる新しい縦クラック１１が発生する。

次に、角度の小さい刃２ｂが、先行した角度が大きい刃２ａで形成されたスクライブライン上を更に食い込みの深度を深くしてスクライブする。すると、先行するスクライブラインの底部より深部まで角度の小さい刃２ｂが達し、縦クラック１１を広げると共に、縦クラック１１をスクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延ばす。

更に、角度の大きい刃２ａが、先行した角度が小さい刃２ｂで形成されたスクライブライン上を更に食い込みの深度を深くしてスクライブする。すると、先行するスクライブラインの開口部が広げられて縦クラック１１が広げられ、縦クラックの下端部からスクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延びる新しい縦クラック１１が発生する。

そして、このようなスクライブプロセスが、カッターホイール５の刃先２ａ、２ｂがガラス板７の厚み方向の最下点に至るまで繰り返されてガラス板７のその位置でのスクライブは完了し、（ｃ）に示すようなスクライブ軌跡が形成される。

なお、本実施例ではカッターホイールの刃の構成を、異なる２種類の刃角度の刃を交互に同一幅で７２個連続した配置にしたが、必ずしも７２個の刃からなる構成に限られるものではなく、異なる２種類の刃が夫々１８個以上配置されていれば目的とする効果を奏するものである。

また、カッターホイールに配置する刃の種類は、２種類に限られるものではなく、２種類以上の刃角度の刃を刃角度の大きい順或いは小さい順（カッターホイールの回転方向によって設定）に順次１回以上繰り返し配置されていれば目的とする効果を奏するものである。

例えば、図６に示すように、異なる３種類の刃角度の刃を交互に同一幅で７２個連続した配置（この場合も、わかりやすくするために図においては１５等分に簡略化して表した）にすることも可能である。なお、この場合、３種類の刃２ａ′、２ｂ′及び２ｃ′の夫々の角度θ１′、θ２′及びθ３′の関係は、θ１′はθ２′よりも大きく、θ２′はθ３′よりも大きく、且つθ３′は９０°〜１３０°の範囲内であることが望ましく、θ２′はθ３′＜θ２′≦（θ３′＋２０°）の範囲内であることが望ましく、θ１′はθ２′＜θ１′≦（θ２′＋２０°）の範囲内であることが望ましい。

また、図７に示す平面図及び図７のＡ−Ａ断面図を表す図８のように、刃角度２ａ、２ｂが異なる刃が隣接して配置されるカッターホイールにおいて、互いに隣接する刃２ａ、２ｂの境界部に曲面１２を形成し、隣接する刃２ａ、２ｂが曲面１２を介して連接されるようにすることも可能である。

この場合、互いに隣接する刃２ａ、２ｂの夫々の刃角度θ１、θ２の関係は上記と同様である。更に、異なる２種類の刃角度の刃を夫々１８個以上配置する場合や、２種類以上の刃角度の刃を刃角度の大きい順或いは小さい順（カッターホイールの回転方向によって設定）に１回又は複数回繰り返し配置する場合においても適用できる。

ここで本発明及び本実施例の効果について説明する。まず、円盤形状のカッターホイールの外周縁部に沿ってＶ字形状の刃の稜線部となる刃先をカッターホイールの中心を中心とする円形状に形成し、カッターホイールの円周を７２等分した中心角を交角とする２辺で囲まれた範囲内に刃２ａ又は２ｂを独立して配置し、前記刃２ａ及び２ｂを互いに隣接して配置した。

そして、スクライブプロセスにおいては、カッターホイールの刃がガラス板に接触してからガラス板の最下点に達するまでの間に刃角度の小さい刃と大きい刃が順次ガラス板への食い込みを深くしながらスクライブを進行させる。

その時、刃角度が小さい刃によって少ない押圧荷重で形成されたガラス板のスクライブラインの開口部が後続の刃角度の大きい刃によって広げられて先行する刃角度が小さい刃によって形成された縦クラックが広げられ、広げられた縦クラックの下端部からスクライブラインに直交してガラス板の厚み方向に延びる新しい縦クラックを発生させるようにした。

そして、このような繰り返しを、カッターホイールの刃がガラス板に接触してからガラス板の最下点に達するまで繰り返すことにより、従来と同等或いはそれ以下の押圧荷重で従来よりも深い縦クラックを形成することができる。

その結果、スクライブ時にガラス板に加わる押圧荷重が比較的小さいために残留応力がガラス板に発生することが殆んどなく、ガラス加工品の品質低下を抑制することができる。

また、円盤形状のカッターホイールの外周縁部に沿ってＶ字形状の刃の稜線部となる刃先をカッターホイールの中心を中心とする円形状に形成することによって、刃先が連続的にガラス板に食い込むようになっており、切断時にガラス板に与えられる衝撃が少なく、ガラス板の内部に方向性が特定できない微細なクラック（マイクロクラック）が生じるのを阻止することができる。よって、このようなガラス板を実装した製品は高品質及び高信頼性が確保されるものとなる。

更に、従来のカッターホイールにくらべてマイクロクラックの発生を少なくするために稜線を一定に保ちながら側面の角度を交互に変えることにより、刃を順次変えながらガラス板への切り込みを深くしてスクライブが深くできることによる高浸透を実現できた。などの優れた効果を奏するものである。

本発明のガラス切断用カッターホイールに係わる実施形態の平面図である。同じく、本発明のガラス切断用カッターホイールに係わる実施形態の側面図である。図１のＡ−Ｏ−Ａ断面図である。本発明のガラス切断用カッターホイールを使用したスクライブの様子を示す図である。本発明のガラス切断用カッターホイールでガラス板をスクライブする様子を示す断面図であり、（ａ）は小さい方の刃角度の刃でガラス板をスクライブする様子を示す図であり、（ｂ）大きい方の刃角度の刃でガラス板をスクライブする様子を示す図であり、（ｃ）はスクライブ後のガラス板を示す図である。本発明のガラス切断用カッターホイールに係わる他の実施形態の平面図である。同じく、本発明のガラス切断用カッターホイールに係わる他の実施形態の平面図である。図７のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１刃先
２ａ、２ｂ刃
３辺
４貫通孔
５カッターホイール
６テーブル
７ガラス板
８回転軸
９ａ、９ｂ回転方向
１０先端部
１１縦クラック
１２曲面

Claims

円盤形状の外周縁部に沿ってＶ字形状の刃を有するガラス切断用カッターホイールであって、前記Ｖ字形状の刃の稜線部となる刃先が前記円盤形状の中心を中心とする円形状に形成され、且つカッターホイールの円周を複数等分した中心角を交角とする２辺で囲まれた各範囲内に前記稜線を含む平面に対して所定の角度で両側に開く独立した２種類以上の刃角度の刃が、刃角度の大きい順又は小さい順に１回又は複数回繰り返し配置されていることを特徴とするガラス切断用カッターホイール。
前記２種以上の刃角度の刃のうち、互いに隣接する刃は曲面を介して連接されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス切断用カッターホイール。