JP5170641B2 - ガラス切断機用カッターヘッド装置 - Google Patents

Description

本発明はガラス切断機用カッターヘッド装置に係り、特にガラス板を切断するためにガラス板の表面に切線を加工するガラス切断機用カッターヘッド装置に関する。

特許文献１には、カッターホイールが設けられたカッターホルダと、カッターホルダを被加工脆弱材料側に向けて付勢する加圧手段と、加圧手段をカッターホイールが被加工脆弱材料側に向けて進退する方向に昇降移動させる駆動手段と、加圧手段をカッターホイールが被加工脆弱材料側に進退自在に支持しかつ被加工脆弱材料のスクライブ方向に移動自在に設けられたヘッド本体とを備え、加圧手段にカッターホルダが板ばね片にて連結された被加工脆弱材料用カッターヘッド装置が開示されている。

この被加工脆弱材料カッターヘッド装置によれば、まず、被加工脆弱材料の上面レベル検出に際し、空気圧による加圧手段によりカッターホルダを押圧しながら、カッターホイールが被加工脆弱材料に接触する方向に駆動手段により加圧手段を下降移動させる。そして、カッターホイールが被加工脆弱材料に接触すると、その接触圧によって、カッターホルダを加圧手段に支持した板ばね片が瞬間的に撓むことにより、被加工脆弱材料の上面レベルが検出される。そして、この検出した被加工脆弱材料の上面レベルと切り込み深さとに応じて設定したカッターホイールによりヘッド本体を被加工脆弱材料の切線方向に移動させて、カッターホイールにて被加工脆弱材料の上面に切線を加工する。
特開２００５−２２５７３０号公報

しかしながら、特許文献１のガラス板などの被加工脆弱材料切断機用カッターヘッド装置は、近年の生産効率向上の要求により切線加工速度を上げた場合、切線が規定の切線から外れて湾曲するという不具合が発生した。また、切線を連続して加工することができず、切線にいわゆる「飛び」という加工不良が生じ、更に、切線の深さにバラツキが生じるとともに、カッターホイールに負荷がかかるのでカッターホイールの使用寿命が短くなるという不具合も発生した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、切線加工速度を上げた際に生じる、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良を解消するとともにカッターホイールの使用寿命を延ばすことができるガラス切断機用カッターヘッド装置を提供することを目的とする。

本発明者は、前述した特許文献１のガラス切断機用カッターヘッド装置による不具合の発生原因を、実機装置を用いて検証した。

まず、特許文献１のカッターヘッド装置は、ガラス板の表面に生じる「うねり（広範囲での凸凹）」に対し、カッターホルダが板ばね片を介して上下移動（ガラス板の表面に対して直交方向に進退移動）することにより、カッターホイールが「うねり」に追従して一定深さの切線をガラス板に加工する装置であると考えられていた。

しかしながら、特許文献１のカッターヘッド装置では、ガラス板に「うねり」が生じている場合、カッターホイールがガラス板から受ける反力の変化によって、カッターホイールが切線の加工に不要な方向に微動するという現象を実験により確認し、この現象によって特許文献１のカッターヘッド装置がもつ不具合が発生することを確認した。

このようなカッターホイールの不安定な動作は、板ばね片が本来の方向に弾性変形せず捩れてしまうことが原因であり、板ばねの捩れを規制することができればカッターホイールの動作が安定し、特許文献１のカッターヘッド装置が持つ不具合を解消できることをつきとめた。

そこで、本願出願人は、特許文献１の不具合を解消するために、ガラス板に切線を加工するカッターホイールと、該カッターホイールを回転自在に支持するカッターホルダと、該カッターホルダが板ばねを介してガラス板に対し進退移動自在に支持されるとともにガラス板の切線加工方向に移動自在に設けられたヘッド本体と、該ヘッド本体に設けられ前記カッターホルダをガラス板に加圧する加圧手段と、を備えたガラス切断機用カッターヘッド装置において、前記カッターホルダには、前記板ばねの捩れを規制した状態で前記ガラス板に対する、前記カッターホルダの進退移動を案内する案内部材が設けられていることを特徴とするガラス切断機用カッターヘッド装置を提供する。

本発明によれば、案内部材が板ばねの捩れを規制した状態でガラス板に対する、カッターホルダの進退移動を案内するので、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良を解消することができ、また、ガラス板に「うねり」が生じている場合であっても、板ばねは捻じれることなく本来の方向にのみ弾性変形するので、カッターホイールはガラス板の表面に直交する方向のみに動き、「うねり」に滑らかに追従する。また、カッターホイールの負荷が低減できるのでカッターホイールの使用寿命も伸ばすことができる。

本発明の前記カッターホルダは、一方の側部に前記板ばねが設けられ、他方の側部に前記案内部材が設けられていることを特徴としている。
本発明の前記案内部材は、前記ヘッド本体に摺接されるリング状の回動部材であることを特徴としている。

本発明によれば、カッターホルダに、案内部材であるリング状の回動部材を回動自在に設けることが好ましい。この回動部材の周縁がヘッド本体に摺接されて、板ばねの捩れを規制した状態でカッターホルダのガラス板に対する進退移動を案内する。本発明によれば、加工速度を上げた際に生じる、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良を確実に解消することができ、また、カッターホイールの使用寿命に関しては、特許文献１の装置に対して略２倍に延ばすことができた。
カッターホルダの一部とカッター本体とを面接触させて摺動させる形態で、板ばねの捩れを規制する構造でもよいが、本発明の如く、案内部材として回動部材であるリング状部材を使用すれば、回動部材とカッター本体とは線接触となり面接触に比べ摩擦抵抗が減少するため、カッターホルダはガラス板の微妙な「うねり」にさらに円滑に追従できる。よって、切線を正確に加工することができ、またカッターホイールの負荷がさらに低減できるのでカッターホイールの長寿命化に寄与する。

本発明の前記回動部材は、前記カッターホルダに前記カッターホイールを挟んで水平方向両側に各々配置され、前記ヘッド本体の垂直面を摺動可能に設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、カッターホルダを挟んで水平方向両側に回動部材を配置することが好ましい。これにより、カッターホルダが「うねり」に対してより傾斜することなく安定して追従動作する。

本発明の前記回動部材が、ベアリングであることを特徴とする。

本発明によれば、回動部材として市販のベアリングを使用することが好ましい。ベアリングは、転動体により回転抵抗も小さく、また、外輪の外形寸法のバラツキも小さいため、より回転精度、摺動精度のよい回動部材を提供できる。

本発明のガラス切断機用カッターヘッド装置によれば、案内部材が板ばねの捩れを規制した状態でガラス板に対する、カッターホルダの進退移動を案内するので、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良を解消することができ、また、カッターホイールの使用寿命も伸ばすことができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るガラス切断機用カッターヘッド装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１には、実施の形態のガラス切断機用カッターヘッド装置１０の縦断面図が示されている。このカッターヘッド装置１０はカッターホイール１２、カッターホルダ１４、板ばね１６、ヘッド本体１８、エアシリンダ装置（加圧手段）２０、及びベアリング（案内部材、回動部材）２２等から構成されている。

ガラス板Ｇの表面に切線を加工するカッターホイール１２は、水平方向に配置された軸２４を介してカッターホイール支持体２６の下端に回転自在に支持されている。このカッターホイール支持体２６の上面には、軸２８が鉛直方向に突設され、この軸２８がカッターホルダ１４にベアリング３０を介して支持される。これにより、カッターホイール１２がカッターホイール支持体２６を介してカッターホルダ１４に支持されるとともに、カッターホイール支持体２６が、軸２８を回転軸として水平方向に回転自在となっている。

エアシリンダ装置２０は、カッターホルダ１４をエア圧によりガラス板Ｇの表面に向けて下方に付勢する手段であり、このエアシリンダ装置２０は上部に昇降体３２を有している。昇降体３２は、下部にシリンダー部３４と、シリンダー部３４の下部周縁部に配置した枠部３６とから構成される。

シリンダー部３４の中空部には、この中空部を上下移動するピストン３８が摺動自在に配置され、このピストン３８の下端部には、カッターホルダ１４の上面を押圧するローラ４０が、水平方向に配置された軸４２を介して回転自在に軸支されている。

また、昇降体３２の上部には、シリンダー部３４の中空部に連通する通気路４４が形成され、この通気路４４は昇降体３２の上部側面に開口されている。

更に、昇降体３２は、ヘッド本体１８の中空部であって下面が開口されている摺動室４６に上下方向に摺動自在に設けられている。

一方、摺動室４６の内周面と昇降体３２の下部外周面との間にはスライドガイド４８が配置されている。昇降体３２は、このスライドガイド４８によって気密が保持されながら摺動室４６に対し上下方向に摺動される。また、摺動室４６の上部は気密構造となっている。よって、ヘッド本体１８に形成した空気供給口５０から供給されたエア圧は、昇降体３２の通気路４４を介してピストン３８の上部に加えられ、これによって、ピストン３８が下方に移動される。

また、ヘッド本体１８の上部には貫通孔５２が開口されている。この貫通孔５２に、昇降体３２の上部に突設された昇降軸５４が、貫通孔５２との間で気密が保持された状態で上下方向に突没される。この昇降軸５４は、カッターホイール１２がガラス板Ｇの表面に対して進退する方向にステッピングモータなどの駆動手段５６によって昇降移動される。

更に、エアシリンダ装置２０の枠部３６の図１上で左側部とカッターホルダ１４の左側部とが、鉛直方向に配置された板ばね１６によって連結されている。この板ばね１６は、枠部３６とカッターホルダ１４とにボルト５８、５９によって固定されている。更にまた、枠部３６は、ヘッド本体１８に回り止めピン６０によって回り止めされている。これにより、カッターホルダ１４は板ばね１６、枠部３６、及び回り止めピン６０を介してヘッド本体１８に支持される。

また、カッターホルダ１４の図１上で右側部には、ストッパー板６２が水平方向に突設されており、このストッパー板６２の下面が当接されるストッパーピン６４がヘッド本体１８の下部に取り付けられている。

したがって、カッターホルダ１４はヘッド本体１８に対し、板ばね１６の弾性力により、ボルト５８の固定点を支点として上下方向に揺動自在に支持されるとともに、ストッパー板６２がストッパーピン６４に当接されることにより下方向の揺動が規制されている。

ところで、ベアリング２２は、カッターホルダ１４の図１上で右側面に、水平方向に突設された軸６６を介して回転自在に取り付けられている。このベアリングはいわゆるミニチュア（小径）のボールベアリングであり、内輪、外輪、転動体から構成され、内輪が軸６６に嵌合されることにより、外輪が回転自在となっている。なお、このようなベアリング２２に代えて、リング状の回動部材を軸６６に回転自在に支持させてもよい。

図２は、切線加工時に板ばね１６が弾性動作した際のカッターホイール１２の動作を示した要部拡大斜視図であり、図３はその動作を側面から見た説明図、図４はその動作をベアリング２２の後方側から見た説明図である。

図２、図４に示すようにベアリング２２は、カッターホイール１２を挟んで両側に配置されるとともに、同軸上に配置されている軸６６を回転軸として回動自在に配置されている。これらのベアリング２２、２２は同型番のベアリングである。

また、ヘッド本体１８の下部には、ベアリング２２、２２が当接されるガイド面（垂直面）１９が形成され、このガイド面１９は鉛直方向にフラットに形成されている。これによって、ベアリング２２、２２は、ベアリング２２、２２とガイド面１９との間の摩擦抵抗により回動しながらガイド面１９に沿って上下方向に昇降移動される。また、ベアリング２２、２２が上昇移動した際に、ベアリング２２、２２を逃がすための円弧状の逃げ溝６８がヘッド本体１８の下部に形成されている。

次に、前記の如く構成されたガラス切断機用カッターヘッド装置１０の作用について説明する。

まず、エアシリンダ装置２０及び駆動手段５６を駆動して、カッターホイール１２による、ガラス板Ｇに加工する切線の切り込み深さを設定する。この切り込み深さの設定は既知の方法なので、ここではその説明を省略する。

次に、水平方向に置かれたガラス板Ｇに対し、カッターヘッド装置１０を水平方向に移動させてガラス板Ｇに切線を加工する。

加工を開始すると、加工開始点においてカッターヘッド装置１０のカッターホルダ１４は、カッターホイール１２がガラス板Ｇから受ける反力によって、上方方向の力と切線加工方向に対して反対方向の力を受ける。これにより、板ばね１６はカッターホルダ１４が上昇する方向に弾性変形し、カッターホルダ１４の移動を許容する。この作用によりベアリング２２、２２は、図２の実線で示すようにヘッド本体１８のガイド面１９に当接し、上下に摺動しながら切線加工が継続される。

そして、カッターホイール１２がガラス板Ｇの「うねり」に追従するように、板ばね１６が弾性変形してカッターホイール１２の前記方向の移動を許容する。

このとき、ベアリング２２、２２は、ヘッド本体１８のガイド面に摺接された状態で回動しながら図２〜図４の二点鎖線の如く上下移動する。すなわち、ベアリング２２、２２は、板ばね１６の捩れを規制した状態でカッターホルダ１４のガラス板Ｇに対する上下移動（進退移動）を案内する。

したがって、実施の形態のカッターヘッド装置１０によれば、ガラス板Ｇの「うねり」によって、板ばね１６は捻じれることなく本来の方向にのみ弾性変形するので、カッターホイール１２はガラス板Ｇの表面に直交する方向のみに動き、「うねり」を滑らかに追従する。

以上の安定した動作により、カッターヘッド装置１０は、加工速度を上げた際に生じる、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良を解消することができる。

更に、実施の形態のカッターヘッド装置１０は、カッターホルダ１４を挟んで水平方向両側にベアリング２２、２２が配置されているため、カッターホルダ１４が「うねり」に対して傾斜することなく安定して追従動作する。

更にまた、実施の形態のカッターヘッド装置１０は、回動部材として市販のベアリング２２を使用している。ベアリング２２は、転動体により回転抵抗も小さく、また、外輪の外形寸法のバラツキも小さいので、回転精度、摺動精度のよい回動部材を提供できる。

なお、実施の形態では、案内部材として、回動部材であるベアリング２２、２２を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、案内部材は、板ばね１６の捩れを規制した状態でガラス板Ｇに対する、カッターホルダ１４の進退移動を案内することができる部材であればよい。
〔実験例〕
特許文献１のカッターヘッド装置では、切線加工速度を３００ｍｍ／ｓに上げると前述した不具合が発生したが、実施の形態のカッターヘッド装置１０では、切線加工速度を３００ｍｍ／ｓ以上（例えば６５０ｍｍ／ｓ）に設定してガラス板の切線加工を行ったが、切線の湾曲、飛び、深さのバラツキという切線加工不良は発生しなかた。

カッターホイールの寿命に関しては、実施の形態のカッターヘッド装置１０は特許文献１のカッターヘッド装置に対して略２倍の寿命を得た。

実施の形態のガラス切断機用カッターヘッド装置の縦断面図 板ばねが弾性動作した際のカッターホイールの動作を示した要部拡大斜視図 図２の動作を側面から見た説明図 図２の動作をベアリングの後方側から見た説明図

符号の説明

１０…ガラス切断機用カッターヘッド装置、１２…カッターホイール、１４…カッターホルダ、１６…板ばね、１８…ヘッド本体、１９…ガイド面、２０…エアシリンダ装置（加圧手段）、２２…ベアリング（回動部材）、２４…軸、２６…カッターホイール支持体、２８…軸、３０…ベアリング、３２…昇降体、３４…シリンダー部、３６…枠部、３８…ピストン、４０…ローラ、４２…軸、４４…通気路、４６…摺動室、４８…スライドガイド、５０…空気供給口、５２…貫通孔、５４…昇降軸、５６…駆動手段、５８…ボルト、５９…ボルト、６０…回り止めピン、６２…ストッパー板、６４…ストッパーピン、６６…軸

Claims (5)

1. ガラス板に切線を加工するカッターホイールと、該カッターホイールを回転自在に支持するカッターホルダと、該カッターホルダが板ばねを介してガラス板に対し進退移動自在に支持されるとともにガラス板の切線加工方向に移動自在に設けられたヘッド本体と、該ヘッド本体に設けられ前記カッターホルダをガラス板に加圧する加圧手段と、を備えたガラス切断機用カッターヘッド装置において、
   前記カッターホルダには、前記板ばねの捩れを規制した状態で前記ガラス板に対する、前記カッターホルダの進退移動を案内する案内部材が設けられていることを特徴とするガラス切断機用カッターヘッド装置。
2. 前記カッターホルダは、一方の側部に前記板ばねが設けられ、他方の側部に前記案内部材が設けられている請求項１に記載のガラス切断機用カッターヘッド装置。
3. 前記案内部材は、前記ヘッド本体に摺接されるリング状の回動部材である請求項１又は２に記載のガラス切断機用カッターヘッド装置。
4. 前記回動部材は、前記カッターホルダに前記カッターホイールを挟んで水平方向両側に各々配置され、前記ヘッド本体の垂直面を摺動可能に設けられた請求項３に記載のガラス切断機用カッターヘッド装置。
5. 前記回動部材が、ベアリングである請求項３又は４に記載のガラス切断機用カッターヘッド装置。

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