JP5338780B2 - スクライブヘッド - Google Patents

Description

本発明はスクライブ装置に用いられるスクライブヘッドに関し、特に貼り合わせ基板のスクライブに適したホルダジョイントの方向を回転させることができるスクライブヘッドに関するものである。

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルとなるように分断される。マザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、スクライブ工程とブレイク工程があり、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられる。ＦＰＤの製造では、一枚のマザー基板をスクライブして、ブレイク工程により複数個のパネル基板を取り出す。

スクライブ装置には、例えば特許文献１，２に示されるように、脆性材料基板を載置して保持するテーブルと、脆性材料基板に対して相対的に水平方向に移動することができ、上下方向にも移動自在のスクライブヘッドとが設けられている。スクライブヘッドの下端部には、ホルダジョイントが取付けられている。ホルダジョイントはその下端にスクライビングホイール（以下、単に刃先ともいう）を回転自在に保持するものである。

さて図１（ａ）に示す液晶パネル等の貼り合わせ基板１００は、上下のガラス基板１０１，１０２が貼り合わされて構成される。貼り合わせ基板１００から単個のパネルを切り出す際に通常は長方形状部分について上下のスクライブヘッドの位置を合わせて上下同時にスクライブするようにしている。しかし図１（ａ）の円形部分の拡大図を図１（ｂ）、側面図を図１（ｃ）に示すように、貼り合わせ基板１００の端部では下方のガラス基板１０２上に形成された電極を露出させる必要がある。そのため上部のガラス基板１０１の面をより小さく切断する。この場合には上部のガラス基板１０１のスクライブラインと下部のガラス基板１０２のスクライブラインの位置をわずかに異ならせたスクライブが必要となる。このようにスクライブラインをずらせる場合であっても、マザー基板の端部から外部シール１０３の内端までは上下のガラス基板１０１，１０２のスクライブラインを合わせてスクライブする必要がある。例えば図１（ｂ）において上下のスクライブラインを夫々Ｌ１，Ｌ２とすると、外周より外部シール１０３の内端までスクライブラインＬ１，Ｌ２に示すように上下同時にスクライブする。更に外部シール１０３よりも内側に入ると、上部のスクライブラインＬ１はそのまま進行させ、下方のスクライブヘッドのみを蛇行させて上部のスクライブヘッドとわずかに位置をずらせスクライブラインＬ２に沿ってスクライブする。このようにスクライブを行えばその後のブレイク工程によって下方のガラス基板１０２に形成された電極を露出させることができる。

このとき、従来ではホルダジョイントのシャフトをボールベアリングによって保持することで回転自在とし、スクライブヘッドの移動方向を変えてキャスタ効果によって刃先の向きを変え、スクライブラインを蛇行させるようにしていた。

ＷＯ２００８−１４９５１５号公報 ＷＯ２００９−１５４０２２号公報

このように従来のスクライブ装置では、キャスタ効果によって刃先の向きを変更させていたので、所望の方向にスクライブできるようになるまでの助走距離が長くなってしまうという欠点があった。又スクライブラインの軌跡が不確定になってしまうという欠点もあった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、刃先が取り付けられたホルダジョイントをモータによって回転させ、無駄なスクライブ距離を短くすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のスクライブヘッドは、スクライビングホイールを保持するホルダジョイントと、旋回モータと、前記旋回モータの回転力を前記ホルダジョイントに伝える回転力伝達機構と、を具備し、前記ホルダジョイントは、下端にスクライビングホイールが取り付けられ、前記回転力伝達機構によって伝えられた回転力によりその軸周りに回転するキングピンを具備し、前記回転力伝達機構は、前記旋回モータの出力軸に固定された第１ギアと、該第１ギアと噛合する第２ギアと、該第２ギアの回転に伴って回転するシャフトと、前記シャフトに取り付けられ、シャフトと共に回転し、その下面にテーパー状の突出部を有するクラッチプレートと、前記クラッチプレートの突出部に対応するテーパー形状の切欠きを有して前記キングピンの上部に固定され、前記クラッチプレートの回転に従動して回転し、前記クラッチプレートの回転を遊びを伴って前記キングピンに伝える連結ボスと、を有し、前記シャフトと前記キングピンとを同軸としたものである。

ここで前記キングピンは、一対のベアリングによってその軸に沿って回転自在に保持されているようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライブヘッドを用いてスクライブする際に刃先の方向を能動的に変えることができる。このため貼り合わせ基板をスクライブする際に、上下の刃先を同位置にして外部シール部をスクライブしたり、電極を露出させる必要がある部分では上下のスクライブラインをずらせてスクライブするなど、刃先を自由に制御することができるという効果が得られる。又刃先の方向を自由に制御できるため、キャスタ効果で刃先の向きを変える場合に比べてスクライブラインの軌跡が安定し、短距離で所望の方向にスクライブできるようになるという効果が得られる。

図１は貼り合わせ基板のスクライブを示す図である。 図２は本発明の実施の形態によるスクライブヘッドの一例を示す斜視図である。 図３は本実施の形態によるスクライブヘッドの中央縦断面図である。 図４は本実施の形態によるボトムプレート１３を示す斜視図である。 図５は本実施の形態によるボトムプレート１３の平面図及び部分断面図である。 図６は本実施の形態によるスライダの斜視図である。 図７は本実施の形態によるホルダフランジを示す斜視図及び断面図である。 図８は本実施の形態によるスプラインシャフトの斜視図及び断面図である。 図９は本実施の形態によるクラッチプレートを示す図である。 図１０は本実施の形態によるホルダジョイントの側面図及び断面図である。 図１１は本実施の形態による連結ボスを示す平面図、断面図、側面図及び斜視図である。 図１２は本実施の形態によるスクライブヘッドにおいてホルダジョイントを下降させた状態を示す断面図である。

図２は本発明の実施の形態によるスクライブヘッドの一例を示す斜視図であり、図３はスクライブヘッドの中央縦断面図である。これらの図に示すようにスクライブヘッドは図示しないブリッジに垂直に取り付けられる長方形状のベースプレート１１を有している。ベースプレート１１の上部にトッププレート１２が水平に設けられ、ベースプレート１１の下部にトッププレート１２と平行にボトムプレート１３が設けられる。トッププレート１２の上部にはサーボモータ１４がその回転軸を下方に向けて固定されている。又サーボモータ１４の上部には、その回転角を検出するエンコーダ１５が設けられている。サーボモータ１４のモータ軸には、図３に示すようにカップリング１６を介してボールねじ１７のシャフト１７ａが取り付けられる。又ベースプレート１１にはトッププレート１２とボトムプレート１３の間にスライダ１８がリニアウェイ１９を介して上下動自在に取り付けられている。スライダ１８にはボールねじ１７のナット部１７ｂが取り付けられ、サーボモータ１４の回転に伴ってスライダ１８を上下動させることができる。スライダ１８の下面には、ホルダブラケット２０が取り付けられ、更にホルダブラケット２０の下端にはホルダフランジ２１が取り付けられる。

次に各部材について、より詳細に説明する。図４（ａ），（ｂ）は上方及び下方から見たボトムプレート１３を示す斜視図、図５（ａ），（ｂ）はその平面図及び部分断面図である。ボトムプレート１３は平板状の部材であって、一端には側面に沿った突起部１３ａが形成されており、この突起部１３ａに設けられたねじ孔によってベースプレート１１にねじ止めされてベースプレート１１に対し垂直に接続される。この突起部１３ａに隣接して長方形状の貫通孔１３ｂが形成される。ボトムプレート１３の他端には、ボトムプレート１３の長手方向に平行な一対の側壁１３ｃ，１３ｄが形成されており、側壁１３ｃ，１３ｄのそれぞれの頂面にはねじ溝が設けられている。ボトムプレート１３の中央には円形の貫通孔１３ｅが形成され、その底面側には凹部１３ｆが設けられ、凹部１３ｆには後述のホルダフランジ２１の上面が嵌まり込む。更に凹部１３ｆの直上には径の小さい段差部１３ｇが形成されている。

図６（ａ），（ｂ）は上方及び下方から見たスライダ１８を示す斜視図である。スライダ１８は図示のように前面に開口を有する筐体状の部材であり、上面にはボールねじ１７が貫通するためのＵ字状の切欠き１８ａが形成される。又スライダ１８の下面には後述するスプラインシャフトを回動自在に保持する貫通孔１８ｂとホルダブラケット２０を連結するためのねじ溝１８ｃ，１８ｄ、スプラインシャフトのシャフトホルダをねじ止めするためのねじ溝１８ｆ，１８ｇ等が形成されている。

この実施の形態では図３に示すように、ボトムプレート１３に設けられた貫通孔１３ｂにホルダブラケット２０が貫通しており、上部のスライダ１８とホルダフランジ２１とがホルダブラケット２０を介して連結されている。

ホルダフランジ２１は図７（ａ）に斜視図及び（ｂ）に中央縦断面図を示すように、円筒形の部材であって、上面にはフランジ２１ａが形成され、前述したホルダブラケット２０の下端にねじ止めして固定される。又ホルダフランジ２１の下方の円筒形部分には金属カラー２３が取り付けられる。金属カラー２３の内部空間には、後述のホルダジョイント５０が圧入される。

次にボトムプレート１３にはスクライビングホイールの方向を回転させるための機構が取り付けられている。図３に示すように、ボトムプレート１３の上部には旋回モータ３１がその回転軸を下方に向けて固定されている。具体的には、旋回モータ３１を収納した筐体がボトムプレート１３の側壁１３ｃ，１３ｄの頂面のねじ溝にねじ又はボルトで取り付けられて固定される。旋回モータ３１の上部にはその回転角を検出するエンコーダ３２が設けられている。旋回モータ３１の出力軸には第１のギア３３が固定されている。ギア３３は、旋回モータ３１がボトムプレート１３に取り付けられた状態において、ボトムプレート１３の側壁１３ｃと１３ｄの間の空間に位置付けられる。

図８（ａ），（ｂ）は回転力伝達機構のうちスプラインシャフトの周辺をより詳細に示す斜視図及び断面図である。回転力伝達機構はこれらの図に示すように、ボールスプラインを構成するスプラインシャフト３４とその外筒３５を有している。スプラインシャフト３４は円柱状の部材であり、スプラインシャフト３４の上部にはスプラインシャフトホルダ３６が固定され、中央部分にはボールスプラインギア３７が設けられている。スプラインシャフト３４の上端はスライダ１８の下面の貫通孔１８ｂに挿入され、スプラインシャフトホルダ３６はスライダ１８の下面のねじ溝１８ｆ，１８ｇにねじ止めされる。スプラインシャフト３４の中央部分にはボールスプラインの外筒３５が設けられる。ボールスプラインギア３７は上部に筒状部３７ａ，下部にこれと同軸で内径の小さい筒状部３７ｂを有し、上部筒状部３７ａの外周に第２ギアとなるギア部３７ｃが設けられる。ボールスプラインの外筒３５は側方よりねじによってボールスプラインギア３７の上部筒状部３７ａに固定される。ボールスプラインギア３７のギア部３７ｃはギア３３と噛合している。又ボトムプレート１３の貫通孔１３ｅにはベアリング３８，３９が挿入され、段差部１３ｇによって保持されている。これらのベアリング３８，３９はボールスプラインギアの下部筒状部３７ｂの外周を保持することにより、ボールスプラインギア３７を回転自在とするベアリングである。更にスプラインシャフト３４の下端にはボールベアリング４０及びクラッチプレート４１が取り付けられる。スプラインシャフト３４はモータ１４の回転に伴ってスライダ１８，ホルダブラケット２０と共に上下動し、旋回モータ３１の回転に伴って回転するものである。

図９（ａ）はクラッチプレート４１を示す正面図、（ｂ）は底面図及び（ｃ）は斜視図である。これらの図に示すようにクラッチプレート４１は円板状の部材であって、スプラインシャフト３４の下端に取り付けられている。クラッチプレート４１の下面には１８０度対称な位置に一対の突出部４１ａ，４１ｂが形成されている。図９（ａ）に示されるように突出部４１ａ，４１ｂは下方が狭くなったテーパー状である。ここでこの突出部の下端の幅をＴ１とする。

次にホルダフランジ２１の金属カラー２３に圧入されるホルダジョイント５０について説明する。図１０の左側はホルダジョイント５０の側面図、右側は断面図である。ホルダジョイント５０は中央に円柱状のキングピン５１を有している。キングピン５１はスプラインシャフト３４の回転に伴って回転するものであり、その円柱状部には、上部と中央部にキングピン５１を回動自在に保持するための第１，第２のベアリング５２，５３が円筒形のスペーサ５４を介して設けられている。又キングピン５１の下方にはキングピン押さえ５５とベアリングカバー５６が設けられる。キングピン５１の下方にはピン５７によりスクライビングホイール５８が回転自在に保持されている。更にキングピン５１の上部には連結ボス５９がねじ止めにより固定されている。

図１１（ａ）は連結ボス５９の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は斜視図である。これらの図に示すように連結ボス５９は円筒部材であって、上部の側壁には１８０°対称な位置に切欠き５９ａ，５９ｂが設けられている。切欠き５９ａ，５９ｂは上向きに角度α（例えば１５°）の角度で拡がるようにテーパー状に切欠かれており、この切欠き部分には前述したクラッチプレート４１の左右のテーパー状からなる突出部４１ａ，４１ｂが係合することとなる。ここで切欠きの幅Ｔ２は前述したクラッチプレート４１の突出部の幅Ｔ１よりわずかに大きくしておき、回転力を伝達する際の遊びを設けておく。

ここで本実施の形態において、ギア３３、ボールスプラインギア３７、スプラインシャフト３４、クラッチプレート４１及び連結ボス５９は旋回モータ３１の回転力を遊びを伴ってホルダジョイント５０のキングピン５１に伝える回転力伝達機構を構成している。

次に本実施の形態の動作について説明する。トッププレート１２の上面に取り付けられているサーボモータ１４を駆動することによってボールねじ１７が回転する。これによりスライダ１８は図３に示すリニアウェイ１９の最も高い位置と、図１２に示す最も低い位置との間を上下動することができる。スライダ１８の上下動に伴い、スライダ１８と連結されているホルダブラケット２０、ホルダフランジ２１及びスプラインシャフト３４も同時に上下動することとなる。このようにスライダ１８とホルダフランジ２１との間隔が大きい場合にもこれらを連結して上下動させることができる。

次に曲線状のスクライブラインを形成する際の動作について説明する。ボトムプレート１３の上部に保持されている旋回モータ３１を駆動することによって、旋回モータ３１に連結されたギア３３が回転する。これによってこのギア３３に噛合するボールスプラインギア３７を介してスプラインシャフト３４も回転することとなり、この下端に固定されたクラッチプレート４１が回転する。これに伴ってキングピン５１の上部に固定されている連結ボス５９を介してキングピン５１が回転することとなり、キングピン５１の下方に保持されているスクライビングホイール５８の角度を変化させることができる。本発明ではならい動作に伴うキャスタ効果ではなく、スクライビングホイールの角度をモータによって変化させることにより、曲線状のスクライブラインの形成を容易に行うことができる。

この実施の形態においては、前述したようにクラッチプレート４１に一対の突起を設け、遊びを介して回転力を連結ボス５９に伝えるようにしている。ここでテーブルやスクライブヘッドを所望のＸＹ方向に移動させたときに、ガラス基板をテーブル上に配置したときの傾きによって毎回必要なスクライブラインの方向がわずかに異なるが、スクライビングホイールの方向とガラス基板の走行方向が完全に一致しない場合に切断時の面が平坦でなくなってしまう。しかし本実施の形態ではキングピンは一対のベアリングによって回転自在に保持されており、更にクラッチプレートと連結ボスとの間の遊びがあるため、キングピンの方向を旋回モータによって回転させた後もわずかな遊びの範囲でならい動作により所望のスクライブ方向に変化させることができ、スクライビングホイールの方向とガラス基板の走行方向とを一致させることができるため、切断面を平坦に保つことができるという効果が得られる。

本発明はスクライビングホイールの走行方向自体をモータによって変化させることでスクライブラインを容易に湾曲させることができ、貼り合わせ基板のスクライブに好適に用いることができる。

１０ スクライブヘッド
１１ ベースプレート
１２ トッププレート
１３ ボトムプレート
１４ サーボモータ
１５ エンコーダ
１６ カップリング
１７ ボールねじ
１８ スライダ
１９ リニアウェイ
２０ ホルダブラケット
２１ ホルダフランジ
２３ 金属カラー
３１ 旋回モータ
３２ エンコーダ
３３ ギア
３４ スプラインシャフト
３５ 外筒
３７ ボールスプラインギア
３８，３９ ベアリング
４１ クラッチプレート
５０ ホルダジョイント
５１ キングピン
５８ スクライビングホイール
５９ 連結ボス

Claims (2)

1. スクライビングホイールを保持するホルダジョイントと、
   旋回モータと、
   前記旋回モータの回転力を前記ホルダジョイントに伝える回転力伝達機構と、を具備し、
   前記ホルダジョイントは、
   下端にスクライビングホイールが取り付けられ、前記回転力伝達機構によって伝えられた回転力によりその軸周りに回転するキングピンを具備し、
   前記回転力伝達機構は、
   前記旋回モータの出力軸に固定された第１ギアと、
   該第１ギアと噛合する第２ギアと、
   該第２ギアの回転に伴って回転するシャフトと、
   前記シャフトに取り付けられ、シャフトと共に回転し、その下面にテーパー状の突出部を有するクラッチプレートと、
   前記クラッチプレートの突出部に対応するテーパー形状の切欠きを有して前記キングピンの上部に固定され、前記クラッチプレートの回転に従動して回転し、前記クラッチプレートの回転を遊びを伴って前記キングピンに伝える連結ボスと、を有し、前記シャフトと前記キングピンとを同軸としたスクライブヘッド。
2. 前記キングピンは、一対のベアリングによってその軸に沿って回転自在に保持されている請求項１記載のスクライブヘッド。

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