JP5862455B2

JP5862455B2 - スクライブヘッド及びスクライブ装置

Info

Publication number: JP5862455B2
Application number: JP2012119692A
Authority: JP
Inventors: 光冨田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: JP2013245135A

Description

本発明は、折割りによって板ガラスを割断するためのスクライブを形成するスクライブヘッド、及びこのスクライブヘッドを備えたスクライブ装置に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等のガラス基板に代表される板ガラス製品の製造工程では、大面積の板ガラスから小面積の板ガラスが切り出されたり、板ガラスの辺に沿う縁部がトリミングされたりする。そのための手法としては、板ガラスを割断することが挙げられる。

板ガラスを割断する手法の１つとして、折割りによる割断方法が知られている。この方法は、板ガラスの表面にスクライブを形成した後、折割具を用いて板ガラスの裏面側からスクライブの周辺に押圧力を作用させる。これにより、スクライブの周辺に曲げモーメントを与え、これに起因して生じる引張応力により、スクライブを板ガラスの厚み方向に進展させて割断を行う方法である。

この割断方法において、板ガラスへのスクライブの形成は、下記の特許文献１に開示されるようなスクライブヘッドを備えたスクライブ装置により行うことが通例となっている。同文献には、図４に示すように、その軸心２ａを揺動の中心とする軸部２と、軸部２の先端に設けられ且つ軸部２と一体に揺動するホルダーユニット３とを有し、ホルダーユニット３が、軸心２ａからオフセットして位置すると共に軸部２の移動に追随して回転することにより板ガラスＧにスクライブＳを形成する円板状のホイールカッター４と、ホイールカッター４を回転自在に保持するカッターホルダー５とを備えたスクライブヘッド１が開示されている。

特開平１０−１５８０２２号公報

ここで、特許文献１に開示されたスクライブヘッド１の形状に着目してみると、ホイールカッター４が、軸心２ａからスクライブヘッド１の進行方向Ａの後方へと距離Ｕだけオフセットして位置している。そのため、このホイールカッター４と、カッターホルダー５とを構成要素とするホルダーユニット３の重心Ｃは、同図に符号Ｔで示すように軸心２ａから進行方向Ａの後方へとオフセットして位置している。

このことに起因して、同文献に開示されたスクライブヘッド１を用いて、例えば、縦置きに載置された板ガラスＧや、水平面に対して傾斜して載置された板ガラスＧにスクライブＳを形成するような場合には、以下のような問題を生じていた。

すなわち、図５（ａ）に示すように、縦置きにされた板ガラスＧに水平方向にスクライブＳを形成する場合を例に挙げると、重心Ｃが軸心２ａ上に位置していないことにより、図５（ｂ）に示すように、軸心２ａの周りには、重力によって同図にＭ１で示すモーメントが作用する。このモーメントＭ１により、ホルダーユニット３における進行方向Ａの後方は、軸心２ａを中心として、水平線に対して下方へと垂下ろうとする。

一方、板ガラスＧとホイールカッター４との摩擦によって生じる摩擦力により、軸心２ａの周りには、同図にＭ２で示すモーメント（Ｍ１と逆向きのモーメント）が作用する。このモーメントＭ２は、軸心２ａを中心として、ホルダーユニット３における進行方向Ａの後方の垂下りを阻止して水平に戻そうとする。

そして、これら二つのモーメントＭ１，Ｍ２が釣り合った状態で、ホルダーユニット３は、軸心２ａを中心として、進行方向Ａの後方が符号θで示す角度だけ下降傾斜した姿勢で移動することとなる。このθは、下記の式〔数１〕〜〔数３〕によっ
て導出することができる。

まず、重力の影響で後方が垂れ下がろうとするモーメントＭ１は、ホルダーユニット３の重量をＷ、ホルダーユニット３の重心Ｃから軸心２ａまでのオフセット距離をＴ、ホルダーユニット３の水平線に対する傾斜角度をθとすると、次式で表される。

一方、板ガラスＧとホイールカッター４との摩擦力により、後方の垂れ下がりを阻止して水平に戻そうとするモーメントＭ２は、ホイールカッター４による板ガラスＧへの押圧力をＰ、ホイールカッター４と板ガラスＧ間の摩擦係数をμ、ホイールカッター４と板ガラスＧとの接触部から軸心２ａまでのオフセット距離をＵとすると、次式で表される。

Ｍ１とＭ２が釣り合う時、これらの式〔数１〕，〔数２〕が等しい値となることから、
以下の式が導かれる。

このθで表されるホルダーユニット３の水平線に対する傾斜により、ホルダーユニット３に備えられたホイールカッター４が回転して進行しようとする方向（図５（ｂ）に示すＢ方向）と、スクライブヘッド１の進行方向Ａとが合致せず、その結果、ガラス粉が多量に発生する等して、板ガラスＧにスクライブＳを良好に形成できないという不具合を生じていた。

また、近年において、板ガラスＧの薄肉化が急速に推進されている事情により、この不具合をさらに悪化させる事態を招来している。詳述すると、スクライブＳを形成する際には、上記の式〔数２〕においてＰで示すように、板ガラスＧをホイール
カッター４で所定の押圧力により押圧する。しかしながら、薄肉化された板ガラスＧには、厚みの大きな板ガラスＧと比較して小さな押圧力しか作用させることができない。

その結果、式〔数３〕からも明らかなように、押圧力が小さくなるのに伴って、ホルダ
ーユニット３における進行方向Ａに対する傾斜角度θが大きくなってしまう。このため、スクライブＳの良好な形成が益々困難なものとなっていた。

また、ホルダーユニットの形状としては、上記の特許文献１に開示されたスクライブヘッドに備えられるホルダーユニットのような形状の他、ホルダーユニットの重心が、軸心からスクライブヘッドの進行方向の前方へとオフセットして位置するような形状のものが採用される場合もある。

しかしながら、この場合においては、ホルダーユニットの重心が軸部の軸心より前方に位置することで、ホルダーユニットの前方は、水平線に対して下降傾斜した姿勢となってしまう。これに伴って、必然的にホルダーユニットの後方は、前方とは逆に水平線に対して上昇傾斜した姿勢でスクライブヘッドの進行方向へと移動することになる。そのため、このような形状によっても、上述の場合と同様の問題を生じることは明確である。

上記事情に鑑みなされた本発明は、ホイールカッターが回転して進行しようとする方向が、スクライブヘッドの進行方向に対して傾斜することを防止し、板ガラスへの良好なスクライブの形成を実現することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、その軸心を揺動の中心とする軸部と、該軸部の先端に設けられ且つ該軸部と一体に揺動するホルダーユニットとを有し、前記ホルダーユニットが、前記軸部の軸心からオフセットして位置すると共に前記軸部の移動に追随して回転することにより板ガラスの表面にスクライブを形成する円板状のホイールカッターと、該ホイールカッターを回転自在に保持するカッターホルダーとを備えたスクライブヘッドであって、前記ホルダーユニットの重心が、前記軸部の軸心上に位置していることに特徴付けられる。

このような構成によれば、水平姿勢にある板ガラスは勿論、水平面に対して垂直な姿勢や傾斜した姿勢にある板ガラスにスクライブを形成する場合であっても、下記のように、これを良好に行うことができる。すなわち、ホルダーユニットの重心が軸部の軸心上に位置していると、ホルダーユニットには重力による軸部の軸心周りのモーメントが発生しないため、重力の影響により、ホルダーユニットの姿勢が軸部の軸心を中心としてスクライブヘッドの進行方向に対して傾斜するような事態を防止することができる。これにより、ホルダーユニットに備えられたホイールカッターと軸部の軸心とが、スクライブヘッドの進行方向に沿って延びる同一の直線上に位置することになる。そのため、板ガラスとホイールカッターとの摩擦によって生じる摩擦力により、ホルダーユニットに軸部の軸心周りのモーメントが発生することも回避される。その結果、軸心周りには、ホルダーユニットの姿勢を変化させる原因となるモーメントが一切発生しなくなる。これにより、ホイールカッターが回転して進行しようとする方向が、スクライブヘッドの進行方向に対して傾斜することが防止されるため、板ガラスに良好にスクライブを形成することが可能となる。また、何らかの外力により、ホルダーユニットの姿勢がスクライブヘッドの進行方向に対して傾斜した場合であっても、外力の作用がなくなった後は、軸心周りには、摩擦力に起因したモーメントのみが発生する。このモーメントは、傾斜したホルダーユニットの姿勢を矯正する作用を有すると共に、姿勢の矯正が完了し、ホイールカッターと軸部の軸心とが、再びスクライブヘッドの進行方向に沿って延びる同一の直線上に位置すると消滅する。そのため、安定したスクライブの形成が可能となる。

上記の構成において、水平面に対して垂直な姿勢又は傾斜した姿勢にある板ガラスの表面に対して、前記軸部の軸心が垂直に維持された状態で、該軸部が板ガラスの表面に沿って横方向に移動するものであることが好ましい。ここで、「横方向」とは、水平方向のみならず、水平方向に対して傾斜した方向をも含む（以下、同様）。

すなわち、従来において用いられてきたスクライブヘッドのように、ホルダーユニットの重心が軸部の軸心上に位置していない場合、水平面に対する板ガラスの表面の傾斜が大きくなる程、重力によってホルダーユニットの姿勢が軸部の軸心を中心としてスクライブヘッドの進行方向に対して傾斜しやすくなる。一方、本願に係るスクライブヘッドによれば、水平面に対する板ガラスの表面の傾斜の大小は、ホルダーユニットの姿勢の変化には影響を与えない。このため、このような条件の下で本願に係るスクライブヘッドを用いれば、従来のスクライブヘッドに対する本願に係るスクライブヘッドの優位性がより顕著となる。

上記の構成において、成形装置の成形部から降下してきた帯状の板ガラスの表面に対して、前記軸部の軸心が垂直に維持された状態で、該軸部が板ガラスの表面に沿って横方向に移動するものであってもよい。

このようにすれば、連続的に成形される帯状の板ガラスの表面に、適切にスクライブを形成して折割ることにより、所定サイズの高品質な板ガラスを順次得ることができる。

また、上記課題を解決するために創案された本発明に係るスクライブ装置は、上記のスクライブヘッドを備え、前記軸部を軸心周りに回転可能に保持する保持部材を有すると共に、水平面に対して垂直な姿勢又は傾斜した姿勢にある板ガラスの表面に対して、前記軸部の軸心を垂直に維持した状態で、該軸部を板ガラスの表面に沿って横方向に移動させるように構成されていることに特徴付けられる。

このようなスクライブ装置によっても、上記のスクライブヘッドに係る説明で既に述べた事項と同様の作用効果を享受することが可能である。

さらに、上記課題を解決するために創案された本発明に係るスクライブ装置は、上記のスクライブヘッドを備え、前記軸部を軸心周りに回転可能に保持する保持部材を有すると共に、成形装置の成形部から降下してきた帯状の板ガラスの表面に対して、前記軸部の軸心を垂直に維持した状態で、該軸部を板ガラスの表面に沿って横方向に移動させるように構成されていることに特徴付けられる。

以上のように、本発明によれば、ホイールカッターが回転して進行しようとする方向が、スクライブヘッドの進行方向に対して傾斜することを防止でき、板ガラスへの良好なスクライブの形成が可能となる。

本発明の実施形態に係るスクライブ装置に備えられたスクライブヘッドを示す側面図である。本発明の実施形態に係るスクライブ装置を用いたスクライブの形成の実施状況を示す側面図である。本発明の実施形態に係るスクライブ装置を用いたスクライブの形成の実施状況を示す側面図である。従来のスクライブ装置に備えられたスクライブヘッドを示す側面図である。従来のスクライブ装置を用いたスクライブの形成の実施状況を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るスクライブ装置に備えられたスクライブヘッド１を示す側面図である。同図に示すように、スクライブヘッド１は、軸心２ａを揺動の中心とする軸２と、軸２の先端に設けられ、且つ軸２と一体に揺動するホルダーユニット３とを備える。

軸２は、筒状に形成されたヘッド保持部材８の内周面に装着されるベアリング７によって支持されており、軸心２ａを中心として揺動すると共に、ヘッド保持部材８が、図示しない走行手段等の動作に伴って移動することにより、同図に示す進行方向Ａに移動する構成となっている。

ホルダーユニット３は、板ガラスＧを押圧してスクライブＳを形成するホイールカッター４と、ホイールカッター４を回転自在に保持するカッターホルダー５とを主要な要素として構成される。そして、これらを含むホルダーユニット３の構成要素の重量バランスを図ることにより、ホルダーユニット３の重心Ｃが、軸心２ａ上に位置するように調整されている。

図１（ｂ）に示すように、カッターホルダー５は、その基端部５ａが軸２の先端部に装着されることで、軸心２ａを中心として軸２と一体に揺動する。この揺動範囲は、図示しないストッパーにより、スクライブヘッド１の進行方向Ａに対して±３°の範囲に規制されている。また、カッターホルダー５は、基端部５ａの幅方向（スクライブヘッド１の進行方向Ａと直交する方向）における両端から下方に延びる一対のガイド部５ｂを有する。この一対のガイド部５ｂの各々における下部には、円形の貫通孔が形成されており、この一対の貫通孔に回転自在に挿入されるカッターピン６を回転軸として、ホイールカッター４が回転する構成となっている。

ホイールカッター４は、円板状に形成されると共に、軸心２ａから進行方向Ａの後方へとオフセットされた位置に、その回転軸（カッターピン６）を有すると共に、軸２が進行方向Ａへと移動するのに伴って、軸２に追随して回転する。これにより、板ガラスＧの表面をその刃先で押圧し、スクライブＳを形成する。

以下、上記のスクライブ装置を用いた板ガラスに対するスクライブの形成の実施状況について説明する。なお、以下の説明では、水平面に縦置きに載置された板ガラスの表面に水平面と平行にスクライブを形成する場合を例に挙げるが、このような場合に限らず、水平面に対して傾斜したスクライブを形成する場合にも、同様の作用効果を得ることができる。また、水平面に対して傾斜した姿勢にある板ガラスの表面にスクライブを形成する場合も同様である。

図２は、上述のスクライブ装置を用いたスクライブの形成の実施状況を示す側面図である。同図に示すように、軸２が進行方向Ａへと移動すると、これに追随してホイールカッター４が回転することにより、板ガラスＧの表面にスクライブＳが形成されていく。

このとき、ホルダーユニット３の重心Ｃが、軸心２ａ上に位置していることで、重力Ｗによる軸心２ａの周りのモーメントが発生しない。これにより、ホルダーユニット３の姿勢が、重力Ｗの影響により、軸心２ａを中心としてスクライブヘッド１の進行方向Ａに対して傾斜するような事態を防止することができる。

また、この効果によって、ホルダーユニット３に備えられたホイールカッター４と軸２の軸心２ａとが、同図に示す進行方向Ａに沿って延びる直線Ｘ上に位置することになる。これにより、板ガラスＧとホイールカッター４との摩擦によって生じる摩擦力Ｆにより、軸心２ａの周りにモーメントが発生することも回避される。

その結果、軸心２ａの周りには、ホルダーユニット３の姿勢を変化させる原因となるモーメントが一切発生しなくなる。従って、ホイールカッター４が回転して進行しようとする方向が、スクライブヘッド１の進行方向Ａに対して傾斜することが防止されるため、板ガラスに良好にスクライブＳを形成することが可能となる。

さらに、何らかの外力により、図３に示すように、ホルダーユニット３の姿勢が進行方向Ａに対して傾斜した場合であっても、外力の作用がなくなった後は、軸心２ａの周りには、摩擦力Ｆに起因したモーメントＭのみが発生する。このモーメントＭは、傾斜したホルダーユニット３の姿勢を矯正する作用を有すると共に、同図に二点鎖線で示すように、姿勢の矯正が完了し、ホイールカッター４と軸心２ａとが、進行方向Ａに沿って延びる直線Ｘ上に再び位置すると消滅する。そのため、安定したスクライブＳの形成が可能となる。

加えて、ホイールカッター４が理想的な姿勢を保持したまま、スクライブＳの形成が行われることにより、ホイールカッター４とカッターピン６との摺動に起因して、カッターピン６に偏った磨耗が発生するような事態も的確に回避することができる。また、カッターホルダー５が有する一対のガイド部５ｂの離間距離が短いような場合であっても、ガイド部５ｂとホイールカッター４とが干渉することが防止される。

ここで、本発明に係るスクライブ装置は、上記の実施形態で説明した構成に限定されるものではない。例えば、ホルダーユニットの構成や形状は、上記の実施形態とは異なっていてもよく、その重心の位置が軸心上に位置している限り、種々の構成、形状を選択することができる。

また、上記の実施形態においては、水平面に縦置きに載置された板ガラスの表面に水平面と平行にスクライブを形成する場合について例示し、水平面に対して傾斜したスクライブを形成する場合や、水平面に対して傾斜した姿勢にある板ガラスの表面にスクライブを形成する場合にも同様の作用効果が得られることを説明した。しかしながら、これに加えて、オーバーフロー法において、ガラスの成形体から鉛直方向に降下している板ガラスに水平方向のスクライブを形成するような場合にも、本発明に係るスクライブ装置を使用することが可能である。この場合、連続的に成形される帯状の板ガラスの表面に、適切にスクライブを形成して折割ることにより、所定サイズの高品質な板ガラスを順次得ることができる。

１スクライブヘッド
２軸
２ａ軸心
３ホルダーユニット
４ホイールカッター
５カッターホルダー
Ｃ重心
Ｓスクライブ
Ｇ板ガラス

Claims

その軸心を揺動の中心とする軸部と、該軸部の先端に設けられ且つ該軸部と一体に揺動するホルダーユニットとを有し、
前記ホルダーユニットが、前記軸部の軸心からオフセットして位置すると共に前記軸部の移動に追随して回転することにより板ガラスの表面にスクライブを形成する円板状のホイールカッターと、該ホイールカッターを回転自在に保持するカッターホルダーとを備えたスクライブヘッドであって、
前記ホルダーユニットの重心が、前記軸部の軸心上に位置し、
水平面に対して垂直な姿勢又は傾斜した姿勢にある板ガラスの表面に対して、前記軸部の軸心が垂直に維持された状態で、該軸部が板ガラスの表面に沿って横方向に移動するものであることを特徴とするスクライブヘッド。
成形装置の成形部から降下してきた帯状の板ガラスの表面に沿って前記軸部が移動するものであることを特徴とする請求項１に記載のスクライブヘッド。
請求項１に記載のスクライブヘッドを備え、前記軸部を軸心周りに回転可能に保持する保持部材を有することを特徴とするスクライブ装置。
請求項１に記載のスクライブヘッドを備え、前記軸部を軸心周りに回転可能に保持する保持部材を有すると共に、成形装置の成形部から降下してきた帯状の板ガラスの表面に沿って前記軸部を移動させるように構成されていることを特徴とするスクライブ装置。