JP4675786B2

JP4675786B2 - レーザー割断装置、割断方法

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Publication number: JP4675786B2
Application number: JP2006012349A
Authority: JP
Inventors: 進矢作; 敦司大江; 正和林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: TW200728219A; JP2007191363A; KR100892390B1; KR20070077115A; CN101003416A; CN101003416B; US20070169849A1; KR20080056709A; TWI336317B

Description

本発明は、例えばガラスやセラミックスなどの脆性材料を割断するレーザー割断装置、および例えばガラスやセラミックスなどの脆性材料を割断する方法に関する。

従来から、例えば液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイに用いられるガラス基板などの脆性材料から形成される被加工物を割断する方法として、これら被加工物を局所的に加熱および冷却し、その際に生じる熱応力（引張応力）によって、あらかじめ被加工物に形成される初期亀裂を進展させて、該被加工物を割断する方法が提案されている。

この種の割断方法の具体的な内容としては、被加工物にレーザービームを照射することによって、該被加工物を局所的に加熱している。そして、被加工物においてレーザービームが照射される領域を割断予定線に沿って移動することによって、被加工物に形成された初期亀裂を進展させている。

上記のように被加工物を割断する際には、加工精度を良くすることが求められている。それゆえ、被加工物に生じる亀裂を安定して進展させるために、被加工物を保持する被加工物保持機構を改良することが提案されている。

具体的には、被加工物において割断予定線を挟んで両側には、該被加工物に剛性を付与する固定ジグが取り付けられている。固定ジグは、被加工物において割断予定線の両側の剛性を均等にする（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２００２−１１０５８９号公報

一方、被加工物における亀裂の進展には、該被加工物内に生じている内部応力が大きく影響する。

特許文献１に開示されている固定ジグを用いる割断方法であっても、内部応力の影響により、被加工物における亀裂の進展と、割断予定線とがずれることが考えられる。

したがって、本発明は、加工精度を向上することができるレーザー割断装置と、加工精度を向上することができる脆性材料の割断方法とを提供することを目的とする。

本願の請求項１の発明のレーザー割断装置は、被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断するレーザー割断装置であって、前記被加工物を保持する保持機構と、前記保持機構に保持された前記被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を局所的に加熱・冷却する加工機構とを備える。前記保持機構は、互いに略平行に、かつ、互いに略等間隔に配置された複数の支持部を具備し、前記支持部の高さを調整して前記被加工物に想定される割断予定線が突出するように前記被加工物を同一側から保持することにより、前記被加工物を湾曲して保持する。

本願の請求項２の発明のレーザー割断装置は、被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断するレーザー割断装置であって、前記被加工物を保持する保持機構と、前記保持機構に保持された前記被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を局所的に加熱・冷却する加工機構と、を備える。前記保持機構は、前記被加工物と対向する対向面を有するとともに、割断予定線に沿って延びるとともに互いに割断予定線を横切る方向に並んで配置されて噴出される前の気体を収容する複数の収容部を備え前記被加工物に向かって気体を噴出することによって前記被加工物を前記対向面に対して浮かせた状態に保つエアーフロート機構を備える。前記被加工物において前記被加工物に想定される前記割断予定線の近傍への噴出圧力は、前記割断予定線が最も突出するように、前記被加工物において前記割断予定線の近傍以外の部位への噴出圧力よりも高くして、前記被加工物を湾曲して保持する。

本願の請求項３の発明の割断方法は、被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断する割断方法であって、互いに略平行に、かつ、互いに略等間隔に配置された複数の支持部を具備する保持機構により、前記支持部の高さを調整して、前記被加工物に想定される割断予定線が突出するように前記被加工物を同一側から保持し、前記割段予定線を中心として該被加工物の両側に引張応力が作用するように、該被加工物を変形させる。

本願の請求項４の発明の割断方法は、被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断する割断方法であって、前記被加工物を、前記被加工物と対向する対向面を有するとともに、割断予定線に沿って延びるとともに互いに割断予定線を横切る方向に並んで配置し噴出する前の気体を収容する複数の収容部から噴出口を通し前記被加工物に向かって気体を噴出することによって前記被加工物を前記対向面に対して浮かせた状態に保つエアーフロート機構により、多数のエア噴出口から噴出させたエアにより浮かせた状態で保持し、前記被加工物において前記割断予定線の近傍への噴出圧力は、前記割断予定線が最も突出するように、前記被加工物において前記割断予定線の近傍以外の部位への噴出圧力よりも高くする。

本発明によれば、被加工物が精度よく割断される。

本発明の第１の実施形態に係るレーザー割断装置を、図１から図７を用いて説明する。図１は、レーザー割断装置１０の概略図である。図１は、レーザー割断装置１０を側方から見ている。レーザー割断装置１０は、脆性材料から形成される被加工物７に亀裂を生じさせて、被加工物７を割断する。

なお、本発明で言う脆性材料とは、例えばガラスやセラミックスなどである。本実施形態で説明される被加工物７は、例えばガラス基板である。

図１に示すように、レーザー割断装置１０は、被加工物７を保持する保持機構２０と、保持機構２０が載置されＸ−Ｙ方向に移動可能なＸＹステージ９と、被加工物７に対して加熱・冷却し該被加工物７を割断する加工機構４０と、を備えている。

保持機構２０は、ＸＹステージ９上に設置されている。保持機構２０は、ＸＹステージ９によって、方向Ｘ，Ｙに移動可能である。なお、方向Ｘは、図中左右方向である。方向Ｙは、紙面奥側と紙面手前側とを行き来する方向である。保持機構２０は、被加工物７を保持する。

保持機構２０は、第１〜６の支持部材２１〜２６と、高さ調整機構３０と、一対のガイド部材２８と、を備えている。図２は、レーザー割断装置１０を、上方から見た平面図である。図２では、加工機構４０は、省略されている。図１と図２とに示すように、被加工物７は、例えば、上方から見た形状が略矩形である板状である。

第１〜６の支持部材２１〜２６は、後述される高さ調整機構３０の筐体３１内に収容されている。図２に示すように、第１〜６の支持部材２１〜２６は、直線状であって、互いに略同形状である。第１〜６の支持部材２１〜２６は、互いに離間するとともに、互いに略平行になるように、配置されている。

図３は、図１に示されるＦ３に沿ってレーザー割断装置１０を見る側面図である。図３に示すように、高さ調整機構３０は、筐体３１と、第１〜６の駆動軸３２〜３７と、複数のカム３８と、駆動部３９（図１に示す）と、を備えている。

筐体３１は、ＸＹステージ９上に載置されている。筐体３１の上壁部３１ａには、第１〜６の支持部材２１〜２６を、該支持部材２１〜２６が上下動可能になるように収容する貫通孔３１ｂが形成されている。第１〜６の支持部材２１〜２６は、貫通孔３１ｂを通して筐体３１内にその一部が収容されている。

なお、第１〜６の支持部材２１〜２６は、図３中右側から順番に配置されている。第１〜６の支持部材２１〜２６の断面形状は、矩形である。

第１〜６の駆動軸３２〜３７は、筐体３１内に収容されている。第１の駆動軸３２は、第１の支持部材２１の下方に配置されている。第１の駆動軸３２は、第１の支持部材２１と平行に延びている。第２の駆動軸３３は、第２の支持部材２２の下方の配置されている。第２の駆動軸３３は、第２の支持部材２２と平行に延びている。

第３の駆動軸３４は、第３の支持部材２３の下方に配置されている。第３の駆動軸３４は、第３の支持部材２３と平行に延びている。第４の駆動軸３５は、第４の支持部材２４の下方に配置されている。第４の駆動軸３５は、第４の支持部材２４と平行に延びている。第５の駆動軸３６は、第５の支持部材２５の下方の配置されている。第５の駆動軸３６は、第５の支持部材２５と平行に延びている。第６の駆動軸３７は、第６の支持部材２６の下方の配置されている。第６の駆動軸３７は、第６の支持部材２６と平行に延びている。

カム３８は、第１〜６の駆動軸３２〜３７にそれぞれ例えば複数設けられている。カム３８は、第１〜６の支持部材２１〜２６に接触する。

図１に示すように、駆動部３９は、例えば筐体３１の外側に配置されている。第１〜６の駆動軸３２〜３７は、駆動部３９に連結されている。第１〜６の駆動軸３２〜３７は、駆動部３９によって軸方向回りに回転される。また、その回転は、図示しない制御部によって制御される。

上記のように第１〜６の駆動軸３２〜３７が回転することによって、各カム３８が回転する。カム３８が回転することによって、カム３８において第１〜６の支持部材２１〜２６と接触する部位が変動する。このことによって、第１〜６の支持部材２１〜２６は、上下方向に変位する。

一対設けられるガイド部材２８は、その間で被加工物７を挟持することによって、被加工物７を位置決める。図１と図２とに示すように、各ガイド部材２８は、筐体３１の両側に配置されている。なお、図１中、ガイド部材２８は、２点鎖線で示している。各ガイド部材２８は、例えば第１〜６の支持部材２１〜２６と平行に延びる直線状である。各ガイド部材２８は、例えば、互いに近づく方向と離れる方向とに移動することができるようになっており、被加工物７の大きさに対応できるようになっている。ガイド部材２８は、本発明で言う、ガイド部として機能する。

加工機構４０は、保持機構２０の上方に配置されている。加工機構４０の位置は、固定されており、方向Ｘ，Ｙに移動しない。加工機構４０は、保持機構２０に保持された被加工物７にレーザービームを照射して、被加工物７を局所的に加熱し、水などの冷却材４６を供給して局所的に冷却することによって、被加工物７を割断する。

加工機構４０は、レーザー発振機４１と、反射ミラー４２と、ポリゴンミラー４３と、冷却ノズル４４とを備えている。レーザー発振機４１は、レーザービーム４１ａを照射する。反射ミラー４２は、レーザービーム４１ａを反射する。ポリゴンミラー４３は、反射ミラー４２で反射されたレーザービーム４１ａを反射する。ポリゴンミラー４３が回転することによって、ポリゴンミラー４３によって反射されたレーザービーム４１ａは、被加工物７上を走査する。図２に示されるように、レーザービーム４１ａは、被加工物７上に規定される照射範囲４５を走査する。

なお、上記したように、レーザー発振機４１は、方向Ｘ，Ｙに移動しない。それゆえ、保持機構２０が方向Ｘ，Ｙに移動することによって、被加工物７に規定される照射範囲４５の位置は、移動する。

冷却ノズル４４は、被加工物７に向かって、冷却材４６を吹き付ける。冷却材４６の例としては、水や霧（水と気体との混合物）、窒素などの気体、二酸化炭素粒子などの微粒子固体、アルコールなどの気体、霧状のアルコールなどがある。

冷却ノズル４４の姿勢は、被加工物７においてレーザービーム４１ａによって加熱された部位に冷却材４６が吹き付けられるように、調整されている。冷却ノズル４４は、方向Ｘ，Ｙに移動しないので、保持機構２０が変位すると、被加工物７上に規定される冷却材４６が吹き付けられる範囲４７の位置は、変位する。

つぎに、レーザー割断装置１０を用いて被加工物７を割断する方法の一例を説明する。まず、保持機構２０に被加工物７を設置する。具体的には、図２に示すように、被加工物７に想定される割断予定線７ａ（２点鎖線で示す）が、第１〜６の支持部材２１〜２６と平行になるように、被加工物７を第１〜６の支持部材２１〜２６の上に載置する。第１〜６の支持部材２１〜２６は、被加工物７の下面７ｄに接触する。

なお、本実施形態では、割断予定線７ａは、被加工物７の略中央に位置している。割断予定線７ａは、第３の支持部材２３と第４の支持部材２４との中間位置に配置される。第１〜６の支持部材２１〜２７は、被加工物７の下面７ｄ全域を支持できるだけの長さを有している。第１〜６の支持部材２１〜２７は、本発明で言う支持部として機能する。

ついで、図３に示すように、駆動部３９を駆動することによって第１〜６の駆動軸３２〜３７を回転させるとともに、制御部によって第１〜６の駆動軸３２〜３７の回転角度を調整する。

第１〜６の駆動軸３２〜３７の姿勢は、割断予定線７ａが最も上方に突出するように、設定される。具体的には、図３に示すように、第１，６の駆動軸３２，３７の回転角度は、組み付けられるカム３８の短径部分３８ａが第１，６の支持部材２１，２６に接触するように調整される。

第３，４の駆動軸３４，３５の回転角度は、組み付けられるカム３８の長径部分３８ｂの先端が第３，４の支持部材２３，２４に接触するように調整される。第２，５の駆動軸３３，３６の回転角度は、その先端の位置が、第３，４の駆動軸３４，３５の先端と第１，６の駆動軸３２，３７の先端との略中間の高さになるように調整される。

上記のように第１〜６の駆動軸３２〜３７の回転角度が調整されることによって、第１〜６の支持部材２１〜２６の先端は、第３，４の支持部材２３，２４の先端が最も突出するように湾曲状に配置される。

このことによって、第１〜６の支持部材２１〜２６の先端上に配置される被加工物７も、第１〜６の支持部材２１〜２６の先端に合わせて湾曲状になる。上記したように、割断予定線７ａは、第３，４の支持部材２３，２４の中間位置に配置されているので、割断予定線７ａが上方に最も突出することなる。被加工物７が湾曲することによって、被加工物７の自重により、割断予定線７ａには、常に引張応力が加わる。引張応力が加わることによって、被加工物７内に生じる内部応力は、打ち消される。

図４は、図３に示されたＦ４の範囲を拡大して示している。図４は、第３の支持部材２３の先端と被加工物７との接触状態を示している。上記したように、第１〜６の支持部材２１〜２６の断面形状は、矩形である。それゆえ、図４に示すように、被加工物７が湾曲状になると、第３の支持部材２３の先端２３ａにおいて外縁２３ｂが、被加工物７と接触する。このことは、第１，２，４，５，６の支持部材２１，２２，２４，２５，２６であっても同様であり、それぞれの先端２１ａ〜２６ａの外縁２１ｂ〜２６ｂが、被加工物７と接触する。

つまり、被加工物７が湾曲状になることによって、第１〜６の支持部材２１〜２６と被加工物７とは、線で接触することになる。それゆえ、被加工物７と第１〜６の支持部材２１〜２６との間に生じる摩擦は、少ない。

ついで、各ガイド部材２８を変位させることによって、被加工物７は、一方のガイド部材２８と他方のガイド部材２８とに挟持される。このことによって、被加工物７の湾曲した姿勢は、保持機構２０によって保持される。

ついで、レーザー発振機４１を動作させて被加工物７にレーザービーム４１ａを照射するとともに、冷却ノズル４４によって被加工物７に冷却材４６を噴射する。また、保持機構２０をＸ方向に変位させる。このことによって、被加工物７上のレーザービーム４１ａの照射範囲４５と冷却材４６の吹き付けられる範囲４７とが移動するので、図５に示すように、亀裂７ｂが進展する。割断予定線７ａ上には、引張応力が加わっているので、被加工物７は、安定して割断予定線７ａに沿って割断される。なお、図５は、被加工物７が割断されている状態を上方から見た平面図である。図５中では、加工機構４０は、省略されている。

図６は、図５に示されるＦ６−Ｆ６線に沿う断面図である。図６は、被加工物７において亀裂７ｂが進展していない範囲の周縁とガイド部材２８との接触状態を示している。図６に示すように、ガイド部材２８において被加工物７と接触している箇所は、変形していない。または変形しても、その変形は微小である。

図７は、図５に示されるＦ７−Ｆ７線に沿う断面図である。図７は、被加工物７において亀裂７ｂが進展している範囲の周縁とガイド部材２８との接触状態を示している。図５に示すように、被加工物７に亀裂７ｂが形成されることによって、被加工物７において亀裂７ｂを挟んで両側は互いに離れる方向に変位する。

図７に示すように、ガイド部材２８は、亀裂７ｂが形成されることによる被加工物７の変位を阻害しないように変形する。ガイド部材２８は、被加工物７の微小な変位を吸収できるように形成されている。

このように構成されるレーザー割断装置１０では、保持機構２０によって割断予定線７ａが上方に突出するように被加工物７が湾曲されることによって、割断予定線７ａ上には、常に引張応力が作用するようになる。それゆえ、被加工物７内にもともと生じている内部応力が引張応力によってキャンセルされるので、割断加工が、もともと被加工物７内に生じていた表面の圧縮応力や内部応力の影響を受けることが抑制される。

したがって、被加工物７の割断加工の精度は向上する。さらに、レーザー照射による熱応力と引張応力を利用することによって、被加工物７を割断する力が増加するので、被加工物７のフルカットが達成されやすくなる。

また、保持機構２０は、第１〜６の支持部材２１〜２６を備える簡素な構造であるので、レーザー割断装置１０のコストは比較的抑えられる。

また、保持機構２０は、第１〜６の支持部材２１〜２６を備えるとともに、第１〜６の支持部材２１〜２６の高さを調整する高さ調整機構３０を備えている。高さ調整機構３０によって、被加工物７はなだらかな湾曲状になる。被加工物７が湾曲状になることによって、被加工物７の略全域には、引張応力が作用することになる。

つまり、被加工物７のどの位置に割断予定線７ａが想定されても、割断加工の精度は向上する。

また、第１〜６の支持部材２１〜２６は、その断面形状が矩形であって、被加工物７と線で接触する。それゆえ、第１〜６の支持部材２１〜２６と被加工物７との間に生じる摩擦が抑制される。したがって、第１〜６の支持部材２１〜２６と被加工物７との間の摩擦によって被加工物７の変位が阻害されることが抑制されるので、割断加工の精度は、向上する。

また、ガイド部材２８は、被加工物７の変位を阻害しないように変形する。それゆえ、被加工物７の変位が阻害されることが抑制されるので、割断加工の精度は向上する。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係るレーザー割断装置を、図８から図１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、保持機構２０の構造が第１の実施形態と異なる。この点について具体的に説明する。

図８は、本実施形態のレーザー割断装置１０を示す斜視図である。図８では、加工機構４０は省略されている。図８に示すように、保持機構２０は、一対のガイド部材２８と、エアーフロート装置６０を備えている。

図９は、レーザー割断装置１０を、第１〜６の支持部材２１〜２６が延びる方向に沿って見る側面図である。図９に示すようにエアーフロート装置６０は、被加工物７と対向する。エアーフロート装置６は、被加工物７に下方からエアを吹き付けることによって、被加工物７を浮かせる。

図１０は、エアーフロート装置６０が分解された状態を示している。図１０に示すように、エアーフロート装置６０は、本体６１と、蓋部材６２を備えている。本体６１は、上端部が開口する箱状である。本体６１内には、第１〜３の収容部６３〜６５が形成されている。

第１の収容部６３は、エアーフロート装置６０において割断予定線７ａと対向する位置に配置されている。第１の収容部６３は、第１，２の梁６６，６７と本体６１の内面とによって規定される。第１，２の梁６６，６７は、互いに離間して本体６１内に配置されており、割断予定線７ａに沿って延びている。

第２の収容部６４は、第１の梁６６と本体６１の内面とによって規定されている。第３の収容部６５は、第２の梁６７と本体６１の内面とによって規定されている。

蓋部材６２は、本体６１の上端開口６１ａを気密に覆う。また、第１，２の梁６６，６７が蓋部材６２に接触することによって、第１〜３の収容部６３〜６５は、互いに気密になる。

図９に示すように、被加工物７が保持機構２０に設置されると、蓋部材６２は、被加工物７と対向する。蓋部材６２には、複数の噴出孔６８が形成されている。各噴出孔６８は、均一に散らばっている。噴出孔６８の大きさは、均一である。

図１０に示すように、本体６１には、第１の収容部６３に第１のエアＡ１を供給する第１の供給管７１が接続されている。図８に示すように、第１の供給管７１は、第１のポンプＰ１に接続されている。本体６１には、第２，３の収容部６４，６５に第２のエアＡ２を供給する第２の供給管７２が接続されている。第２の供給管７２は、第２のポンプＰ２に接続されている。

第１の収容部６３内に収容される第１のエアＡ１は、蓋部材６２において第１の収容部６３と対向する範囲に配置される噴出孔６８を通って、被加工物７に向かって噴き出される。第２，３の収容部６３，６４内に収容される第２のエアＡ２は、蓋部材６２において第２，３の収容部６３，６４と対向する範囲に配置される噴出孔６８を通って、被加工物７に向かって噴き出される。第１，２のエアＡ１，Ａ２が吹き付けられることによって、被加工物７は、蓋部材６２の上面６２ａに対して浮いた状態になる。上面６２ａは、被加工物７よりも広く、上面６２ａは、被加工物７の下面全域と対向している。

第１のポンプＰ１における第１のエアＡ１の噴出圧力は、割断予定線７ａが最も上方に突出するように、第２のポンプＰ２における第２のエアＡ２の噴出圧力よりも高く設定されている。

本実施形態のレーザー割断装置１０によれば、エアーフロート装置６０によって被加工物７が、蓋部材６２の上面６２ａに対して浮いた状態になるので、被加工物７が割断される際の変位を妨げる摩擦が生じない。したがって、本実施形態では、第１の実施形態の効果の加えて、割断加工の精度が向上する。

つぎに、本発明の第３の実施形態に係るレーザー割断装置を、図１１を用いて説明する。なお、第２の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、エアーフロート装置６０の構造が、第２の実施形態と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１１は、本実施形態の本体６１を上方から見る平面図である。図１１に示すように、本体６１内には、さらに、第４〜１０の収容部８１〜８７が形成されている。具体的には、本体６１内には、第３〜８の梁２００〜２０５が設けられている。

第３〜８の梁２００〜２０５は、互いに離間して割断予定線７ａに沿って配置されている。第３〜８の梁２００〜２０５は、本体６１において割断予定線７ａが延びる方向の両端に連結されており、本体６１内に第４〜１０の収容部８１〜８７を形成している。蓋部材６２が本体６１に取り付けられると、第３〜８の梁２００〜２０５は、蓋部材６２の下面に当節する。それゆえ、蓋部材６２が取り付けられた状態において、第４〜１０の収容部８１〜８７は、互いに気密に区画される。

第４〜１０の収容部８１〜８７には、第４〜１０の供給管９１〜９９が接続されている。第４〜１０の供給管９１〜９９へは、互いに独立して第４〜１０のエアＡ４〜Ａ１０が供給される。第４〜１０の供給管９１〜９７には、第４〜１０のバルブＶ４〜Ｖ１０が取り付けられている。第４〜１０のバルブＶ４〜Ｖ１０は、第４〜１０のエアＡ４〜Ａ１０の噴出圧力を調整する。

本実施形態では、第４〜１０のバルブＶ４〜Ｖ１０を調整することによって、第４〜１０の収容部８１〜８７に供給される第４〜１０のエアＡ４〜Ａ１０の圧力を調整することができる。それゆえ、割断予定線７ａが、例えば第４の収容部８１上に配置される場合などでは、第４のバルブを調整することによって、第４の収容部８１内に供給されるエアＡ４の圧力を高くする。このことによって、割断予定線７ａが最も上方に突出するようになる。

割断予定線７ａの位置が変化しても、第４〜１０の収容部８１〜８７のうち、割断予定線７ａと対向する収容部内へ供給されるエアの圧力を調整することによって、割断予定線７ａが突出するように、被加工物７を湾曲することができる。

本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本実施形態では、第４〜１０の収容部８１〜８７が用いられているが、収容部の数は、限定されない。

つぎに、本発明の第４の実施形態に係るレーザー割断装置を、図１２〜１４を用いて説明する。なお、第２の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、エアーフロート装置６０の構造が、第２の実施形態と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１２は、本実施形態のエアーフロート装置６０の斜視図である。図１３は、エアーフロート装置６０が分解された状態を示す斜視図である。図１４は、レーザー割断装置１０を、第１〜６の支持部材２１〜２６が延びる方向に沿って見る側面図である。

図１２〜１３に示すように、蓋部材６２の上面６２ａは湾曲している。上面６２ａは、被加工物７と対向する。本体６１内は、エアＡ１１を収容する１つの収容部となっている。

本実施形態では、上面６２ａが湾曲していることによって、各噴出孔６８から噴き出されるエアＡ１１の噴出圧力が一定であっても、被加工物７は、上面６２ａに合わせて湾曲する。それゆえ、本実施形態では、複数のポンプおよび複数の収容部を必要としない。したがって、本実施形態では、第２の実施形態の効果に加えて、レーザー割断装置１０の構造を簡素にすることができる。

つぎに、本発明の第５の実施形態に係るレーザー割断装置を、図１５〜１７を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、噴出孔６８の形状が第３の実施形態と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１５は、本実施形態の保持機構２０を示している。図１５では、被加工物７は、２点鎖線で示されている。図１６は、エアーフロート装置６０を上方から見た平面図である。図１５，１６に示すように、上面６２ａにおいて被加工物７の四隅に対向する範囲を第１の範囲Ｂ１とする。上面６２ａにおいて第１の範囲Ｂ１以外の範囲を第２の範囲Ｂ２とする。

第２の範囲Ｂ２内に形成される噴出孔６８の大きさは、同じである。第１の範囲Ｂ１内に形成される噴出孔６８は、第２の範囲Ｂ２内に形成される噴出孔６８よりも大きい。それゆえ、被加工物７の四隅に作用するエアＡ１１による押上げ力は、四隅以外の部位に作用する押上げ力よりも大きい。

ここで、第１の範囲内Ｂ１に形成される噴出孔６８の大きさについて具体的に説明する。図１７は、図１５に示されるＦ１７−Ｆ１７線に沿う断面図である。図１７は、被加工
物７においてガイド部材２８と接触する周縁７ｃを、ガイド部材２８側から見ている。

被加工物７が大きくなると、被加工物７の四隅は、その自重によって、他の部位よりも垂れ下がってしまうことが考えられる。第１の範囲Ｂ１内に形成される噴出孔６８の大きさは、被加工物７の四隅が垂れ下がることを防止できるだけの押上げ力を付与できるように考慮されている。それゆえ、図１７に示すように、本実施形態では、被加工物７の周縁７ｃは、その姿勢が略直線状に保たれている。

本実施形態では、被加工物７の姿勢がより一層安定するので、被加工物７の割断加工の精度は、向上する。

つぎに、本発明の第６の実施形態に係るレーザー割断装置を、図１８，１９とを用いて説明する。なお、第５の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、第１の範囲Ｂ１内に形成される噴出孔６８の密度、大きさが、第５の実施と異なる。この点について、具体的に説明する。

図１８は、本実施形態のエアーフロート装置６０の斜視図である。図１９は、エアーフロート装置６０を上方から見る平面図である。図１８，１９に示すように、第１の範囲Ｂ１内に形成される噴出孔６８の大きさ、形状は、第２の範囲Ｂ２内に形成される噴出孔６８と同じである。第１の範囲Ｂ１内に形成される噴出孔６８の密度は、第２の範囲Ｂ２内に形成される噴出孔６８の密度よりも高い。本実施形態であっても、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るレーザー割断装置の概略図。図１に示されたレーザー割断装置を上方から見た平面図。図１に示されたＦ３方向に沿ってレーザー割断装置を見る側面図。図３に示されたＦ４によって囲まれる範囲を拡大して示す側面。図１に示された被加工物が割断されている状態を上方から見た平面図。図５に示されたＦ６−Ｆ６線に沿う断面図。図５に示されたＦ７−Ｆ７線に沿う断面図。本発明の第２の実施形態に係るレーザー割断装置を示す斜視図。図８に示されたレーザー割断装置を、第１〜６の支持部材が延びる方向に沿って見る側面図。図８に示されたエアーフロート装置の分解斜視図。本発明の第３の実施形態に係るレーザー割断装置の本体を上方から見る平面図。本発明の第４の実施形態に係るレーザー割断装置のエアーフロート装置の斜視図。図１２に示されたエアーフロート装置の分解斜視図。図１２に示されたレーザー割断装置を、第１〜６の支持部材が延びる方向に沿って見る側面図。本発明の第５の実施形態に係るレーザー割断装置の保持機構の斜視図。図１５に示されたエアーフロート装置を上方から見た平面図。図１５に示されたＦ１７−Ｆ１７線に沿う断面図。本発明の第６の実施形態に係るエアーフロート装置の斜視図。図１８に示されたエアーフロート装置を上方から見る平面図。

符号の説明

７…被加工物、７ａ…割断予定線、７ｂ…亀裂、１０…レーザー割断装置、２０…保持機構、２１〜２７…第１〜６の支持部材（支持部）、２８…ガイド部材（ガイド部）、３０…高さ調整機構、６０…エアーフロート装置（エアーフロート機構）、６２ａ…上面（対向面）、６３〜６５…第１〜３の収容部、６８…噴出孔、８１〜８７…第４〜１０の収容部、Ａ１…第１のエア、Ａ２…第２のエア、Ａ４〜１０…第４〜１０のエア、Ａ１１…エア、Ｂ１…第１の範囲、Ｂ２…第２の範囲。

Claims

被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断するレーザー割断装置であって、
前記被加工物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を局所的に加熱・冷却する加工機構と、
を具備し、
前記保持機構は、互いに略平行に、かつ、互いに略等間隔に配置された複数の支持部を具備し、前記支持部の高さを調整して前記被加工物に想定される割断予定線が突出するように前記被加工物を同一側から保持することにより、前記被加工物を湾曲して保持することを特徴とするレーザー割断装置。
被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断するレーザー割断装置であって、
前記被加工物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を局所的に加熱・冷却する加工機構と、
を具備し、
前記保持機構は、前記被加工物と対向する対向面を有するとともに、割断予定線に沿って延びるとともに互いに割断予定線を横切る方向に並んで配置されて噴出される前の気体を収容する複数の収容部を備え前記被加工物に向かって気体を噴出することによって前記被加工物を前記対向面に対して浮かせた状態に保つエアーフロート機構を具備し、
前記被加工物において前記被加工物に想定される前記割断予定線の近傍への噴出圧力は、前記割断予定線が最も突出するように、前記被加工物において前記割断予定線の近傍以外の部位への噴出圧力よりも高くして、前記被加工物を湾曲して保持することを特徴とするレーザー割断装置。
被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断する割断方法であって、
互いに略平行に、かつ、互いに略等間隔に配置された複数の支持部を具備する保持機構により、前記支持部の高さを調整して、前記被加工物に想定される割断予定線が突出するように前記被加工物を同一側から保持し、
前記割段予定線を中心として該被加工物の両側に引張応力が作用するように、該被加工物を変形させることを特徴とする割断方法。
被加工物を局所的に加熱・冷却し、その熱応力によって前記被加工物に亀裂を生じさせて前記被加工物を割断する割断方法であって、
前記被加工物を、前記被加工物と対向する対向面を有するとともに、割断予定線に沿って延びるとともに互いに割断予定線を横切る方向に並んで配置し噴出する前の気体を収容する複数の収容部から噴出口を通し前記被加工物に向かって気体を噴出することによって前記被加工物を前記対向面に対して浮かせた状態に保つエアーフロート機構により、多数のエア噴出口から噴出させたエアにより浮かせた状態で保持し、
前記被加工物において前記割断予定線の近傍への噴出圧力は、前記割断予定線が最も突出するように、前記被加工物において前記割断予定線の近傍以外の部位への噴出圧力よりも高くすることを特徴とする割断方法。