JP5294968B2 - スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置 - Google Patents

スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置 Download PDF

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Description

本発明は、脆性材料の表面にスクライブ溝を形成するスクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置に関する。
従来のスクライブ装置は、スクライブヘッドを脆性材料の表面に対して上下動させ、スクライブヘッドに対して脆性材料を相対的に移動させることにより、脆性材料の表面にスクライブ溝を形成していた。従来のスクライブヘッドは、先端にホイールを有するホルダジョイント部と、該ホルダジョイント部を脆性材料の表面に対して略垂直な方向を軸として回動自在に保持するホルダとを備えている(特許文献1参照)。また、スクライブヘッドは、ホイールの回動軸の中心位置が、ホルダジョイント部が回動する回動軸の軸線上と異なる位置に配置している。
そのため、スクライブヘッドには、キャスター効果が生じる。ここで、キャスター効果とは、相対的な移動方向に戻ろうとする力が作用する効果であり、スクライブヘッドの場合、スクライブヘッドの移動方向をホイールの進行方向とすると、常にホイールの進行方向に戻ろうとする力が作用する効果である。このキャスター効果を利用して、スクライブヘッドでは、脆性材料の表面にホイールを押圧することで、ホルダジョイント部を所望の方向に向かせることができる。
特開平8−217476号公報
従来のスクライブヘッドでは、キャスター効果を利用して、脆性材料にスクライブ溝を形成している。しかし、キャスター効果を利用するためにホルダジョイント部をホルダに対して回動自在としているので、スクライブ溝を形成する際の振動でホルダジョイント部の角度がランダムに変動することになり、ホルダジョイント部を回動させる方向に力が作用することで、ホイールが進行方向から外れる場合があった。ホイールが進行方向から外れると、ホルダジョイント部には、キャスター効果によりホイールが進行方向に戻ろうとする力が作用するため、形成されるスクライブ溝にはうねりが生じるという問題があった。
また、スクライブ溝を形成する際の振動でホルダジョイント部の角度がランダムに変動することによってホルダジョイント部が回動しないようにするために、従来のスクライブヘッドでは、シール等の抵抗体をホルダジョイント部の回動軸に設け、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加する手法が行われていた。しかし、シール等の抵抗体でホルダジョイント部に回動抵抗を付加した場合、スクライブ溝を形成する際に生じる振動ではホルダジョイント部が回動し難くなるが、逆に進行方向に戻ろうとするキャスター効果も低減するという問題があった。さらに、ホルダジョイント部の回動軸に接触させる抵抗体は経年劣化により、回動抵抗の大きさが経年的に変化するという問題もあった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、キャスター効果を低減させることなく、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができるスクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために第1発明に係るスクライブヘッドは、脆性材料に押圧して、スクライブ溝を形成するホイールと、該ホイールを回動可能に取り付けたホルダジョイント部と、該ホルダジョイント部を、前記スクライブ溝を含む前記脆性材料の表面に対して略垂直方向を回動軸として回動自在に保持するホルダとを備え、前記脆性材料をスクライブするスクライブヘッドにおいて、前記スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を前記ホルダジョイント部に作用させる回動抵抗手段を備えることを特徴とする。
また、第2発明に係るスクライブヘッドは、第1発明において、前記回動抵抗手段で、前記スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力が磁力であることを特徴とする。
また、第3発明に係るスクライブヘッドは、第2発明において、前記回動抵抗手段は、前記回動軸の径方向に前記ホルダジョイント部から延びた一又は複数の突起部と、該突起部に設けた第1磁石と、前記ホルダに設けた第2磁石及び第3磁石とを有し、前記突起部が回動する領域内で、前記第1磁石を、前記第1磁石の極性が前記第2磁石と対向する側では前記第2磁石の極性と同極と、前記第3磁石と対向する側では前記第3磁石の極性と同極となるように配置してあることを特徴とする。
また、第4発明に係るスクライブヘッドは、第2発明において、前記回動抵抗手段は、前記回動軸の径方向に設けた一又は複数の第4磁石と、該第4磁石と対向するよう前記ホルダに設けた一又は複数の第5磁石とを有し、前記第4磁石が回動する領域内で、前記第4磁石の前記第5磁石と対向する側の極性と、前記第5磁石の前記第4磁石と対向する側の極性とが異極となるように配置してあることを特徴とする。
また、第5発明に係るスクライブヘッドは、第1発明において、前記回動抵抗手段で、前記スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力が弾性力であることを特徴とする。
また、第6発明に係るスクライブヘッドは、第5発明において、前記回動抵抗手段は、前記回動軸の径方向に前記ホルダジョイント部から延びた一又は複数の突起部と、該突起部が回動する領域内で前記突起部を挟み、前記スクライブ溝を形成する方向へ戻す弾性力を付与する第1弾性体及び第2弾性体とを有することを特徴とする。
次に、上記目的を達成するために第7発明に係るスクライブ装置は、第1発明乃至第6発明のいずれか一つに記載のスクライブヘッドを備えることを特徴とする。
第1発明及び第7発明では、回動抵抗手段が、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部に作用させる。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、キャスター効果を低減させることなく、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができるとともに、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を作用させるので、キャスター効果を増大させることができる。
第2発明及び第7発明では、スクライブヘッドが、磁力によりスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部に作用させる回動抵抗手段を備えている。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、ホルダジョイント部に回動抵抗を非接触で付加することができるので、回動抵抗の大きさが経年的に変化しない。
第3発明及び第7発明では、回動抵抗手段は、ホルダジョイント部から延びた一又は複数の突起部が回動する領域内で、突起部に設けた第1磁石の極性が、ホルダに設けた第2磁石及び第3磁石と対向する側では第2磁石及び第3磁石の極性と同極となるように第1磁石を配置する。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、第1磁石と第2磁石との斥力、及び第1磁石と第3磁石との斥力により、非接触でホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができ、回動抵抗の大きさが経年的に変化しない。
第4発明及び第7発明では、回動抵抗手段は、回動軸の径方向に設けた一又は複数の第4磁石と、該第4磁石と対向するようホルダに設けた一又は複数の第5磁石とが第4磁石が回動する領域内で、互いに対向する側の極性が異極となるように配置する。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、第4磁石と第5磁石との引力により、非接触でホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができ、回動抵抗の大きさが経年的に変化しない。
第5発明及び第7発明では、スクライブヘッドが、弾性力によりスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部に作用させる回動抵抗手段を備えている。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができ、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を作用させるので、キャスター効果を増大することができる。
第6発明及び第7発明では、回動抵抗手段は、回動軸の径方向にホルダジョイント部から延びた一又は複数の突起部を、突起部が回動する領域内で、スクライブ溝を形成する方向へ戻す弾性力を付与する第1弾性体及び第2弾性体で挟む。したがって、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、第1弾性体及び第2弾性体の弾性力により、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができるとともに、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を作用させるので、キャスター効果を増大することができる。
上記構成によれば、スクライブヘッド及び該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置は、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部に作用させるので、キャスター効果を低減させることなく、ホルダジョイント部に回動抵抗を付加することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1に係るスクライブヘッドの概略構成を示す側面図である。 図1に示すスクライブヘッドのA−A面で切断した断面図である。 本発明の実施の形態1に係るスクライブヘッドを用いたスクライブ装置の正面図である。 本発明の実施の形態2に係るスクライブヘッドの概略構成を示す側面図である。 図4に示すスクライブヘッドのB−B面で切断した断面図である。 本発明の実施の形態3に係るスクライブヘッドの概略構成を示す側面図である。 図6に示すスクライブヘッドのC−C面で切断した断面図である。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るスクライブヘッドの概略構成を示す側面図である。図2は、図1に示すスクライブヘッドのA−A面で切断した断面図である。また、図3は、本発明の実施の形態1に係るスクライブヘッドを用いたスクライブ装置の正面図である。
まず、図1及び図2に示すスクライブヘッドを用いたスクライブ装置について説明する。図3に示すように、スクライブ装置30は、脆性材料31を支持し、移動させることができる支持台32を備えている。支持台32は、脆性材料31をX方向(図3の紙面に対して左右の方向)及びY方向(図3の紙面に対して垂直な方向)に移動することが可能である。また、スクライブ装置30は、支持台32をX方向に跨ぐブリッジ33にスクライブヘッド10を備えている。スクライブヘッド10は、脆性材料31のZ方向(図3の紙面に対して上下の方向)に対して昇降自在である。そのため、スクライブヘッド10は、先端に設けたホイール11を脆性材料31に押圧しながら、支持台32をX方向に移動させることで脆性材料31にX方向のスクライブ溝を形成することができる。
さらに、本実施の形態1に係るスクライブヘッド10について、詳しく説明する。図1に示すように、スクライブヘッド10は、脆性材料31にスクライブ溝を形成するためのホイール11が、ホルダジョイント部12の先端にピン11aで回動可能に取り付けられている。ホイール11は、図1の紙面に対して左右の方向に回動し、断面形状がV字形状に突出している刃を有している。ホルダジョイント部12は、ホイール11の反対側に設けた回動軸12aでホルダ13に対して回動自在に取り付けられている。なお、スクライブヘッド10は、キャスター効果を得るために、ホイールの回動軸であるピン11aの中心位置11bが回動軸12aの中心軸線12bに対して距離Lだけ図1の紙面に対して左側に配置してある。
ホルダ13は、ベアリング13aを介して回動軸12aを取り付けることで、ホルダジョイント部12を回動自在に保持している。さらに、ホルダジョイント部12及びホルダ13には、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させる回動抵抗手段14を有している。
図2に示すように、回動抵抗手段14は、回動軸12aの径方向にホルダジョイント部12から延びた突起部14aと、該突起部14aの先端に設けた磁石14bと、ホルダ13に設けた磁石14c、14dとを有している。磁石14b、磁石14c及び磁石14dは、突起部14aが回動する領域内(矢印15c、15dの方向に突起部14aが移動する領域内)に配置されている。また、磁石14bは、磁石14bの極性が磁石14cと対向する側では磁石14cの極性と同極となり、磁石14dと対向する側では磁石14dの極性と同極となるように、対向する磁石14cと磁石14dとの間に配置されている。例えば、図2に示す磁石14bは、矢印15cの方向にN極、矢印15dの方向にS極となるように配置する。また、磁石14bのS極が磁石14cのS極、磁石14bのN極が磁石14dのN極とそれぞれ対向している。
上述のように構成された回動抵抗手段14は、ホルダジョイント部12が矢印15aの方向に回動すると、磁石14bのN極が磁石14dのN極に近づくため矢印15dの方向の斥力が働くことになる。逆に、回動抵抗手段14は、ホルダジョイント部12が矢印15bの方向に回動すると、磁石14bのS極が磁石14cのS極に近づくため矢印15cの方向の斥力が働くことになる。つまり、回動抵抗手段14は、スクライブ溝を形成する方向(矢印15eの方向)へ戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させ、ホルダジョイント部12を回動し難くする抵抗として機能する。なお、スクライブ溝を形成する方向は、磁石14cと磁石14dとの中間に突起部14aが位置するときのホルダジョイント部12の方向と一致している。
回動抵抗手段14は、磁石14b、14c、14dの磁力を利用して、非接触の回動抵抗を実現しているので、経年劣化する構成がなく、回動抵抗の大きさが経年的に変化することはない。また、回動抵抗手段14によるスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力は、キャスター効果によるホイール11を常に進行方向に戻そうとする力と同じ方向に作用するため、回動抵抗手段14は、キャスター効果を増大させることができる。
以上のように、本実施の形態1に係るスクライブヘッド10は、回動抵抗手段14が、突起部14aが回動する領域内に、磁石14bを、磁石14bの極性が磁石14cと対向する側では磁石14cの極性と同極となり、磁石14dと対向する側では磁石14dの極性と同極となるように配置することで、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させる回動抵抗をホルダジョイント部12に付加することができる。
なお、上述した本実施の形態1は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。例えば、図1に示すような棒状の突起部14aの先端に磁石14bを設ける場合に限定されるものではなく、より大きい回動抵抗を得るために突起部14aを板状にし、その一辺に磁石14bを設けても良い。また、より大きい回動抵抗を得るためには、突起部14aの形状を変えずに、より磁力の強い磁石(例えば、ネオジウム系の磁石)を磁石14b、磁石14c及び磁石14dに用いても良い。さらに、突起部14aを含む磁石14b、14c、14dの構成は、一つ設けたものに限定されるものではなく、複数設けても良い。
(実施の形態2)
図4は、本発明の本実施の形態2に係るスクライブヘッド10の概略構成を示す側面図である。図5は、図4に示すスクライブヘッド10のB−B面で切断した断面図である。図4に示すように、本実施の形態2に係るスクライブヘッド10は、回動抵抗手段の構成が異なる以外は、実施の形態1に係るスクライブヘッド10及びスクライブ装置30と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図4及び図5に示すように、回動抵抗手段16は、回動軸12aの径方向に設けた磁石16a、16cと、磁石16a、16cと対向するようホルダ13に設けた磁石16b、16dとを有している。磁石16a、16b、16c、16dのそれぞれの極性は、磁石16a、16cが回動する領域内で、磁石16a、16cの磁石16b、16dと対向する側の極性と、磁石16b、16dの磁石16a、16cと対向する側の極性とが異極となるように、磁石16a、16b、16c、16dを配置している。例えば、図5に示すように、磁石16aは、回動軸12aの径方向の外側がS極となるように配置され、磁石16bは、磁石16aのS極と対向する側がN極となるように配置されている。また、磁石16cは、回動軸12aの径方向の外側がN極となるように配置され、磁石16dは、磁石16cのN極と対向する側がS極となるように配置されている。磁石16aと磁石16cとは、回動軸12aを挟んで直線状に配置されている。なお、回動軸12aの左側(図4の紙面に対して左方向)に設けた磁石16aと、回動軸12aの右側(図4の紙面に対して右方向)に設けた磁石16cとは、一体として形成しても、別体として形成しても良い。
上述のように構成された回動抵抗手段16は、ホルダジョイント部12の回動軸12aが矢印17aの方向に回動する場合、磁石16aのS極及び磁石16cのN極が時計回りの方向に磁石16bのN極及び磁石16dのS極から遠ざかろうとするが、異極の磁石同士が引力により矢印17dの方向に戻ろうとする力が作用することになる。逆に、回動抵抗手段16は、ホルダジョイント部12の回動軸12aが矢印17bの方向に回動する場合、磁石16aのS極及び磁石16cのN極が反時計回りの方向に磁石16bのN極及び磁石16dのS極から遠ざかろうとするが、異極の磁石同士が引力により矢印17cの方向に戻ろうとする力が作用することになる。つまり、回動抵抗手段16は、スクライブ溝を形成する方向(矢印17eの方向)へ戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させて、ホルダジョイント部12を回動し難くする抵抗として機能する。なお、スクライブ溝を形成する方向は、磁石16aのS極と磁石16bのN極、磁石16cのN極と磁石16dのS極のそれぞれが対向するように位置するときのホルダジョイント部12の方向と一致している。
なお、回動抵抗手段16は、磁石16a、16b、16c、16dの磁力を利用して、非接触の回動抵抗を実現しているので、経年劣化することがなく、回動抵抗の大きさが経年的に変化することはない。また、回動抵抗手段16によるスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力は、キャスター効果によるホイール11を常に進行方向に戻そうとする力と同じ方向に作用するため、回動抵抗手段16は、キャスター効果を増大させることができる。
以上のように、本実施の形態2に係るスクライブヘッド10は、回動抵抗手段16が、磁石16a、16cが回動する領域内で、磁石16a、16cの磁石16b、16dと対向する側の極性と、磁石16b、16dの磁石16a、16cと対向する側の極性が異極となるように、磁石16a、16b、16c、16dを配置しているので、回動したホルダジョイント部12をスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を作用させる回動抵抗をホルダジョイント部12に付加することができる。
なお、上述した本実施の形態2は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。例えば、磁石16a、16cに対向するホルダ13の位置に磁石16b、16dを設ける場合に限定されるものではなく、磁石16b、16dを鉄等の強磁性体材料に代えても良い。逆に、磁石16a、16cを鉄等の強磁性体材料に代えても良い。また、磁石16aと磁石16b、磁石16cと磁石16dのように2組の対向する磁石を有する構成に限定されるものではなく、磁石16aと磁石16bの1組や、3組以上の対向する磁石を有する構成でも良い。
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態2に係るスクライブヘッド10の概略構成を示す側面図である。図7は、図6に示すスクライブヘッド10のC−C面で切断した断面図である。図6に示すように、本実施の形態3に係るスクライブヘッド10は、回動抵抗手段の構成が異なる以外は、実施の形態1に係るスクライブヘッド10及びスクライブ装置30と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図6及び図7に示すように、回動抵抗手段18は、回動軸12aの径方向にホルダジョイント部12から延びた突起部18aと、突起部18aが回動する領域内で突起部18aの先端を挟むようにホルダ13に設けられた弾性体18b、18cとを有している。弾性体18b、18cは、突起部18aを挟むことで、スクライブ溝を形成する方向へ戻す弾性力をホルダジョイント部12に付与している。なお、弾性体18b、18cは、圧縮や伸張に対して元の状態に戻ろうとする力が生じる材料であり、例えばバネ、スポンジ等がある。
回動抵抗手段18は、ホルダジョイント部12が矢印19aの方向に回動すると、弾性体18bが伸張して弾性体18cが圧縮するので、弾性体18bの圧縮方向及び弾性体18cの伸張方向に力が生じ、突起部18aに矢印19dの方向に戻ろうとする力が作用することになる。逆に、回動抵抗手段18は、ホルダジョイント部12が矢印19bの方向に回動すると、弾性体18bが圧縮して弾性体18cが伸張するので、弾性体18bの伸張方向及び弾性体18cの圧縮方向に力が生じ、突起部18aに矢印19cの方向に戻ろうとする力が作用することになる。つまり、回動抵抗手段18は、スクライブ溝を形成する方向(矢印19eの方向)に戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させて、ホルダジョイント部12を回動し難くする抵抗として機能する。なお、スクライブ溝を形成する方向は、弾性体18bと弾性体18cとの中間に突起部18aが位置するときのホルダジョイント部12の方向と一致している。
回動抵抗手段18によるスクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力は、キャスター効果によるホイール11を常に進行方向に戻そうとする力と同じ方向に作用するため、回動抵抗手段18は、キャスター効果を増大させることができる。
以上のように、本実施の形態3に係るスクライブヘッド10は、回動抵抗手段18が、回動軸12aの径方向にホルダジョイント部12から延びた突起部18aの先端を、突起部18aが回動する領域内で弾性体18b、18cで挟んでいるので、スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力をホルダジョイント部12に作用させる回動抵抗を、ホルダジョイント部12に付加することができる。
なお、上述した本実施の形態3は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。例えば、図6に示すような棒状の突起部18aに限定されるものではなく、より大きい回動抵抗を得るために突起部18aを板状に、板状の1辺を弾性体18b及び弾性体18cで狭持しても良い。また、突起部18a及び弾性体18b、18cの構成は、一つ設けたものに限定されるものではなく、複数設けても良い。
10 スクライブヘッド
11 ホイール
11a ピン
12 ホルダジョイント部
12a 回動軸
13 ホルダ
13a ベアリング
14、16、18 回動抵抗手段
14b〜14d、16a〜16d 磁石
14a、18a 突起部
30 スクライブ装置
31 脆性材料
32 支持台
33 ブリッジ

Claims (2)

  1. 脆性材料に押圧して、スクライブ溝を形成するホイールと、
    該ホイールを回動可能に取り付けたホルダジョイント部と、
    該ホルダジョイント部を、前記スクライブ溝を含む前記脆性材料の表面に対して略垂直方向を回動軸として回動自在に保持するホルダと
    を備え、
    前記脆性材料をスクライブするスクライブヘッドにおいて、
    前記スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力を前記ホルダジョイント部に作用させる回動抵抗手段
    を備え
    前記回動抵抗手段は、前記回動軸の径方向に設けた一又は複数の第4磁石と、該第4磁石と対向するよう前記ホルダに設けた一又は複数の第5磁石とを有し、
    前記第4磁石が回動する領域内で、前記第4磁石の前記第5磁石と対向する側の極性と、前記第5磁石の前記第4磁石と対向する側の極性とが異極となるように配置してあり、
    前記スクライブ溝を形成する方向へ戻そうとする力が磁力であることを特徴とするスクライブヘッド。
  2. 請求項1に記載のスクライブヘッドを備えることを特徴とするスクライブ装置。
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