JP5874393B2 - ガラス板加工装置およびその加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス板の加工技術に関し、詳しくは、ガラス板を所定サイズの矩形状に切断した後に、その切断端面に面取りなどの端面処理を施す加工技術の改良に関する。
周知のように、液晶ディスプレイや、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板に代表されるように、各種ガラス板は、大きな元ガラス板を矩形状に切り出して製造される。
また、切り出したガラス板の切断端面は、表裏面との連結部が先鋭になっていることから、そのままでは欠けなどの破損の原因となるため、切断工程の後に、切断端面で構成されるガラス基板の四辺に対して面取りなどの端面処理が施される。
この種のガラス板加工装置としては、切断装置と、面取り装置などの端面処理装置とがそれぞれ独立しているものが多く、切断装置で切断されたガラス板を端面処理装置に受け渡した後に、位置決めをし直す必要がある（例えば、特許文献１〜４を参照）。
ガラス板の位置決めは、例えば、特許文献４に開示されているように、面取り装置（端面処理装置に含まれる）に備え付けられた位置決め手段で、ガラス板の端面を押圧して、ガラス板をわずかに移動させながら所定位置に位置決めするのが通例である。したがって、この場合には、切断工程と面取り工程（端面処理工程に含まれる）の双方で、ガラス板の端面に位置決め手段が直接接触することになる。
しかしながら、近年では、ＦＰＤ用のガラス基板に代表されるように、各種分野に用いられるガラス板において、薄板化が推進されている。このため、切断工程や端面処理工程における位置決め等で従来のガラス板と同等の力でガラス板端面を押圧すると、端面にかかる圧力は、ガラス板の厚みに反比例して強くなるので、ガラス板は変形し易くなる。したがって、上記のようにガラス板に位置決め手段をガラス板の端面に直接接触させると、変形に伴ってガラス板が破損を来たすおそれがある。
本発明は、上記実情に鑑み、ガラス板を所定サイズに切断する切断工程及び／又はその切断端面の端面処理工程における位置決めで、ガラス板が破損するという事態を確実に防止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、ガラス板を保持する保持台と、前記保持台を所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段と、前記保持台に保持された前記ガラス板を前記搬送経路上で所定サイズの矩形状に切断する切断手段と、前記搬送経路上で前記保持台に保持された前記ガラス板の切断端面に前記搬送経路上で端面処理を施す端面処理手段と、前記切断手段と前記端面処理手段のそれぞれを、前記保持台を基準として位置決めする位置決め手段とを備えていることに特徴づけられる。ここでいう端面処理には、例えば、ガラス板の端面の面取り、ガラス板の角取り、表面処理剤による表面処理、レーザーやヒーターなどによる加熱溶融成形、除歪などが含まれる（以下、同様）。
このような構成によれば、保持台に保持されたガラス板は、切断手段によって所定サイズの矩形状に切断された後、同一の保持台に保持された状態のまま端面処理手段によってその切断端面に対して端面処理が施される。すなわち、ガラス板の保持台に対する相対的な位置は、切断手段で実行される切断工程と、端面処理手段で実行される端面処理工程とで変化せずに一定である。そして、このようにガラス板との相対的な位置関係が一定である保持台を基準として、切断手段と端面処理手段の位置決めがなされるため、ガラス板に直接接触せずに、切断手段と端面処理手段の正確な位置決めを行うことができる。したがって、切断工程および端面処理工程における位置決めでガラス板が位置決め手段と接触することがないので、位置決め時にガラス板が破損するという事態を確実に防止することができる。
なお、端面処理手段が、面取りを行う場合、ガラス板の辺の面取りと、ガラス板の隣接する辺とが連なるコーナー部の面取り（いわゆる角取り）とを行うように構成されていてもよい。
上記の構成において、前記保持台は、前記ガラス板の製品部を支持する主支持部と、前記ガラス板の切断除去される非製品部を支持する補助支持部とを備え、前記補助支持部が、前記主支持部から分離可能であることが好ましい。
このようにすれば、補助支持部を主支持部から分離されることにより、保持台の大きさを変更することができる。このため、加工に伴うガラス板のサイズ変更に合わせて、保持台の大きさを適宜変更していくことができる。したがって、ガラス板の保持台からのはみ出し量を最小限に止めて、ガラス板の撓み等の変形を防止することができる。
上記課題を解決するために創案された本発明は、切断手段によりガラス板を所定サイズの矩形状に切断する切断工程と、端面処理手段により前記ガラス板の切断端面に端面処理を施す端面処理工程とを含み、前記ガラス板を保持台に保持した状態で、前記ガラス板と前記保持台とを一体的に移動させながら、前記切断工程と前記端面処理工程を実行するとともに、前記切断工程における前記切断手段の位置決めと、前記端面処理工程における前記端面処理手段の位置決めを、それぞれ前記保持台を基準として行うことに特徴づけられる。
このような方法によれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することが可能となる。
上記の方法において、前記保持台は、前記ガラス板の製品部を支持する主支持部と、前記主支持部から分離可能に設けられ、前記ガラス板の切断除去される非製品部を支持する補助支持部とを備えており、前記ガラス板を切断するまでは、前記主支持部と前記補助支持部で前記ガラス板を支持し、前記ガラス板を切断した後は、前記主支持部から前記補助支持部を分離し、前記主支持部のみで前記ガラス板を支持するようにすることが好ましい。
このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することが可能となる。
上記の方法において、前記ガラス板の板厚は、０．４ｍｍ未満であれば、本願発明の作用効果を最大限発揮することができる。
以上のように本発明によれば、ガラス板を保持した保持台を基準として、切断手段と端面処理手段の位置決めがなされるため、ガラス板の切断工程や、その切断端面の端面処理工程における位置決め時に、ガラス板が破損するという事態を確実に防止することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、ガラス板の端面処理として端面の面取りを行う場合を例にとって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るガラス板加工装置の概略平面図である。このガラス板加工装置は、ガラス板Ｇを保持した複数の保持台１が移動する搬送経路を有する。搬送経路は、環状に敷設されたレール２によって構成されている。搬送経路上には、ガラス板供給ゾーンＺ１、切断ゾーンＺ２、面取りゾーンＺ３、ガラス板取出ゾーンＺ４、および保持台交換ゾーンＺ５が設けられている。
この実施形態では、切断ゾーンＺ２は、スクライブゾーンＺ２１、第１折割ゾーンＺ２２、及び第２折割ゾーンＺ２３から構成され、面取りゾーンＺ３は、第１面取りゾーンＺ３１、第２面取りゾーンＺ３２、及び角取りゾーンＺ３３から構成されている。なお、搬送経路上には、保持台１のガラス板保持面を洗浄する洗浄ゾーンが更に含まれていてもよい。
保持台１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、レール２上にスライド可能に保持されており、複数の保持台１が同一のレール２上を図１の矢印方向に周回するようになっている。なお、保持台１は、図示しない旋回テーブルを介してレール２に保持されている。
この実施形態では、保持台１は、ガラス板保持面上にガラス板Ｇを真空吸着するように構成されている。真空吸着の機構としては、例えば、保持台１に真空ポンプ等を内蔵したり、保持台１を気密構造として外部の真空源を用いて真空吸着した後、バルブ等で真空を維持する構成などが採用される。なお、ガラス板Ｇを真空吸着する代わりに、ガラス板Ｇと保持台１との間に水を介在させて、ガラス板Ｇを保持台１に吸着する構成であってもよい。
ここで、保持台１の移動手段は、レール２上を走行させて移動させる構成以外にも、例えば、ベルトコンベア、移載装置、自走搬送台車などによって移動させる構成を用いてもよい。
加工装置は、図１に示すように、搬送経路上に主たる構成として、ガラス板Ｇを所定サイズの矩形状に切断（トリミング）する切断装置と、切断装置で切断されたガラス板Ｇの切断端面に面取りを施す面取り装置とを備えている。
切断装置は、ガラス板Ｇにスクライブ線ＳＬを形成するカッター３と、ガラス板Ｇをスクライブ線ＳＬに沿って折り割る折割具４，５とを備えている。
カッター３は、保持台１に保持されたガラス板ＧがスクライブゾーンＺ２１に搬送されると、ガラス板Ｇに所定サイズの矩形状の製品部が画成されるように、ガラス板Ｇの表面にスクライブ線ＳＬを形成する。
この際、カッター３は、ガラス板Ｇを保持する保持台１を基準に位置決めされた後、スクライブ線ＳＬの形成を開始する。詳細には、例えば、図３（Ａ）に示すように、位置決め装置６により保持台１の側面（例えば、側面の特定位置に設けられた基準面）１ａを基準として、カッター３の位置決めを行う。この実施形態では、位置決め装置６は、側面１ａとカッター３との距離が予め決められた一定の距離になるように、カッター３の位置を調整する。ここで、位置決め装置６は、保持台１の位置を接触式センサで検出するように構成されていてもよいし、非接触式センサで検出するように構成されていてもよい。また、位置決め装置６は、個々の保持台１の搬送経路上での位置情報を予め登録しておき、この登録情報に基づいてカッター３の位置決めを行うように構成されていてもよい。
なお、切断装置は、ガラス板Ｇとの間に相対的な移動があれば、切断装置（具体的には、カッター３等）のみを移動させる構成、ガラス板Ｇを保持した保持台１のみを移動させる構成、切断装置とガラス板Ｇを保持した保持台１の双方を移動させる構成のいずれであってもよい。また、切断装置は、カッター３によってスクライブ線ＳＬを形成して折り割る構成以外にも、例えば、レーザー割断やレーザー溶断を用いてガラス板Ｇを切断する構成であってもよい。
第１折割具４は、保持台１に保持されたガラス板Ｇが第１折割ゾーンＺ２２に搬送されると、ガラス板Ｇの搬送方向と直交する方向に対向する二本のスクライブ線ＳＬに沿ってガラス板Ｇを折り割る。第２折割具５は、ガラス板Ｇと共に保持台１を９０度旋回させた後、第２折割ゾーンＺ２３でガラス板Ｇの対向する残り二本のスクライブ線ＳＬに沿ってガラス板Ｇを折り割る。この際、折割具４は、図示しない位置決め装置によってガラス板Ｇを保持する保持台１を基準に位置決めされた後、折り割りを開始する。
一方、図１に示すように、面取り装置は、ガラス板Ｇの四辺の面取りをする面取り用研削ツールと、ガラス板Ｇの直交する二辺が連なるコーナー部の角取りをする角取り用研削ツールとを備えている。
面取り用研削ツールは、ガラス板Ｇの対向する二辺に対して面取りを施す第１研削砥石７と、ガラス板Ｇの対向する残りの二辺に対して面取りを施す第２研削砥石８とを備えている。詳細には、保持台１に保持されたガラス板Ｇが第１面取りゾーンＺ３１に搬送されると、第１研削砥石７によって、ガラス板Ｇの幅方向に対向する二辺に対して面取り（例えば、Ｒ面取り）が施される。その後、ガラス板Ｇと共に保持台１を９０°旋回させ、第２面取りゾーンＺ３２で、第２研削砥石８によってガラス板Ｇの対向する残りの二辺に面取り（例えば、Ｒ面取り）が施される。この際、各研削砥石７，８は、図示しない位置決め装置によってガラス板Ｇを保持する保持台１を基準に位置決めされた後、面取りを開始する。
角取り用研削ツールは、ガラス板Ｇの四つのコーナー部の角取りを施す第３研削砥石９を備えている。詳細には、保持台１に保持されたガラス板Ｇが角取りゾーンＺ３３に搬送されると、各研削砥石９によって、ガラス板Ｇの全てのコーナー部が斜めに切除される。この際、各研削砥石９は、図示しない位置決め装置によってガラス板Ｇを保持する保持台１を基準に位置決めされた後、角取りを開始する。なお、角取りは省略してもよい。
なお、面取り装置は、ガラス板Ｇとの間に相対的な移動があれば、面取り装置（具体的には、研磨砥石７〜９等）のみを移動させる構成、ガラス板Ｇを保持した保持台１のみを移動させる構成、面取り装置とガラス板Ｇを保持した保持台１の双方を移動させる構成のいずれであってもよい。面取り装置は、機械研磨以外にも、フッ酸などのエッチング液でガラス板Ｇの端部をエッチングしたり、レーザー光やヒーターなどの熱エネルギーでガラス板Ｇの端部を融解させて、面取りを施すものであってもよい。前者の場合には、例えば、エッチング液をローラー、ブラシ、スプレー等でガラス板Ｇの端部に塗布する。この場合、ガラス板Ｇのマスキングを併用してもよい。
次に、以上のように構成された加工装置の動作を順に説明する。
図１に示すように、ガラス板供給ゾーンＺ１において、各保持台１の上にガラス板Ｇが一枚ずつ供給され、ガラス板Ｇが保持台１に保持される。ガラス板供給ゾーンＺ１では、人力、又は、手動若しくは自動制御の移載装置などによって、ガラス板Ｇが保持台１にセットされる。この際、ガラス板Ｇは、後述するように保持台１を基準として加工されることから、ガラス板Ｇを保持台１に対して正確に位置決めする必要はない。
ここで、ガラス板Ｇは、板厚が５〜４００μｍの液晶ディスプレイ用のガラス基板とする。なお、ガラス板Ｇとしては、液晶ディスプレイ用のガラス基板等のディスプレイ用のガラス基板以外にも、例えば、太陽電池用、有機ＥＬ照明用、タッチパネル用、デジタルサイネージ用等、種々の分野に利用される薄板ガラス基板や、これらの薄板ガラス基板と樹脂との積層体などが挙げられる。
切断ゾーンＺ２では、まず、スクライブゾーンＺ２１において、保持台１を基準としてカッター３が位置決めされた後、ガラス板Ｇにスクライブ線ＳＬが形成される。次に、第１折割ゾーンＺ２２と第２折割ゾーンＺ２３において、保持台１を基準としてそれぞれ折割具４が位置決めされた後、スクライブ線ＳＬに沿ってガラス板Ｇが折り割られる。これにより、ガラス板Ｇから非製品部が切除され、所定サイズの矩形状の製品部が取り出される。
面取りゾーンＺ３では、まず、第１面取りゾーンＺ３１と第２面取ゾーンＺ３２において、保持台１を基準として各第１研削砥石７と各第２研削砥石８が位置決めされた後、ガラス板Ｇの四辺に面取りが施される。次に、角取りゾーンＺ３３において、保持台１を基準として各第３研削砥石９が位置決めされた後、ガラス板Ｇのコーナー部に角取りが施される。これにより、ガラス板Ｇの全周に面取りが施される。
以上のような一連の加工が終了すると、ガラス板取出ゾーンＺ４で、保持台１によるガラス板Ｇの保持が解除され、保持台１からガラス板Ｇが取り出される。ガラス板取出ゾーンＺ４では、人力、又は、手動若しくは自動制御の移載装置などによって、ガラス板Ｇが保持台１から取り出される。この際、ガラス板Ｇの取り外しを容易にするために、保持台１からガラス板Ｇに向かって気体（例えば、圧縮空気）や、流体（例えば、水）を吹き出すようにしてもよい。
ガラス板Ｇが取り出された保持台１は、保持台交換ゾーンＺ５に移動し、適宜必要な場合にレール２上を走行する保持台１と、新たな保持台１が交換される。この保持台交換ゾーンＺ５を通過した保持台１又は新たに交換された保持台１は、ガラス板供給ゾーンＺ１へと移動し、ガラス板Ｇの搬送に供される。
以上のような一連の加工工程によれば、ガラス板Ｇを同一の保持台１に保持した状態のまま、切断や面取りが行われる。すなわち、ガラス板Ｇの保持台１に対する相対的な位置は、切断や面取りを実行する間も変化せずに一定である。そして、このようにガラス板Ｇとの相対的な位置関係が一定である保持台１を基準として、切断装置と面取り装置の位置決めがなされる。このため、切断装置と面取り装置を位置決めする際に、ガラス板Ｇに直接接触せずに済むことから、ガラス板Ｇの破損を防止することができる。
次に、本発明の第２実施形態に係るガラス板加工装置について説明する。第２実施形態に係るガラス板加工装置が、第１実施形態に係るガラス板加工装置と相違するところは、保持台１の構成にある。以下では、相違点である保持台１の構成について説明し、共通点の説明は省略する。
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２実施形態では、保持台１は、主支持部１１と、主支持部１１の周囲に配置され、主支持部１１から分離可能な補助支持部１２とを備えている。主支持部１１は、トリミング後に残るガラス板Ｇ、すなわち、ガラス板Ｇの製品部を支持し、補助支持部１２は、トリミング時に切断除去されるガラス板Ｇの非製品部を支持する。そして、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、トリミング前のガラス板Ｇは、主支持部１１と補助支持部１２とで支持され、図４（Ｃ）に示すように、トリミング後のガラス板Ｇは、主支持部１１のみで支持される。
補助支持部１２は、この実施形態では、シリンダ等の昇降機構１３を備えており、主支持部１１と同一高さの支持位置と、主支持部１１と同一高さから下方に退避した退避位置との間を進退移動可能な構成とされている。なお、図示例では、補助支持部１２は、四つに分割されており、それぞれが独立して昇降可能に構成されている。この場合、例えば、ガラス板Ｇの加工の進行に伴って、ガラス板Ｇの搬送方向で対向する二つの補助支持部１２を支持位置に位置させた状態で、ガラス板Ｇの搬送方向と直交する方向で対向する残り二つの補助支持部１２を退避位置に位置させるようにしてもよい。
このようにすれば、補助支持部１２を主支持部１１から分離させることにより、保持台１の大きさを変更することができる。このため、加工に伴うガラス板Ｇのサイズ変更に合わせて、保持台１の大きさを適宜変更することができる。したがって、ガラス板Ｇの保持台１からのはみ出し量を最小限（例えば、１０ｍｍ以下）に止めて、ガラス板Ｇの撓み等の変形を防止することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、一枚の元ガラス板から一枚の板ガラス製品を切り出す場合を説明したが、一枚の元ガラス板から複数枚の板ガラス製品を切り出すようにしてもよい。この場合、最終的な板ガラス製品の大きさに合わせた複数の保持台を組み合わせて元ガラス板を保持し、個々の板ガラス製品に切断後に各保持台を分離するようにすればよい。
また、搬送経路上でガラス板の破損等の不良が生じた場合、途中で保持台１と共にその不良ガラス板を搬送経路外、すなわち加工工程外に移動させ、工程外で処理するようにしてもよい。このようにすれば、正常なガラス板が通過する搬送経路上に、ガラスの破片等が飛散するのを最小限に抑えることができる。
また、一連の工程の中に、寸法測定手段やマーキング手段を設けてもよい。
また、ガラス板全数を対象とせずに、破壊検査を行うようにしてもよい。
１ 保持台
１１ 主支持部
１２ 補助支持部
１３ 昇降機構
２ レール
３ カッター
４，５ 折割具
６ 位置決め装置
７，８，９ 研削砥石
Ｇ ガラス板
ＳＬ スクライブ線
Ｚ１ ガラス板供給ゾーン
Ｚ２ 切断ゾーン
Ｚ２１ スクライブゾーン
Ｚ２２ 第１折割ゾーン
Ｚ２３ 第２折割ゾーン
Ｚ３ 面取りゾーン
Ｚ３１ 第１面取りゾーン
Ｚ３２ 第２面取りゾーン
Ｚ３３ 角取り（第３面取り）ゾーン
Ｚ４ ガラス板取出ゾーン
Ｚ５ 保持台交換ゾーン
１１ 主支持部
１２ 補助支持部
１３ 昇降機構
２ レール
３ カッター
４，５ 折割具
６ 位置決め装置
７，８，９ 研削砥石
Ｇ ガラス板
ＳＬ スクライブ線
Ｚ１ ガラス板供給ゾーン
Ｚ２ 切断ゾーン
Ｚ２１ スクライブゾーン
Ｚ２２ 第１折割ゾーン
Ｚ２３ 第２折割ゾーン
Ｚ３ 面取りゾーン
Ｚ３１ 第１面取りゾーン
Ｚ３２ 第２面取りゾーン
Ｚ３３ 角取り（第３面取り）ゾーン
Ｚ４ ガラス板取出ゾーン
Ｚ５ 保持台交換ゾーン
Claims (5)
- ガラス板を保持する保持台と、前記保持台を所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段と、前記保持台に保持された前記ガラス板を前記搬送経路上で所定サイズに切断する切断手段と、前記搬送経路上で前記保持台に保持された前記ガラス板の切断端面に前記搬送経路上で端面処理を施す端面処理手段と、前記切断手段と前記端面処理手段のそれぞれを、前記保持台を基準として位置決めする位置決め手段とを備え、
前記ガラス板と前記保持台とを一体的に移動させ、前記切断手段による前記切断と、前記端面処理手段による前記端面処理が、同一の前記保持台上の同一位置に保持された前記ガラス板に対して行われるように構成されていることを特徴とするガラス板加工装置。 - 前記保持台は、前記ガラス板の製品部を支持する主支持部と、前記ガラス板の切断除去される非製品部を支持する補助支持部とを備え、前記補助支持部が、前記主支持部から分離可能であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板加工装置。
- 切断手段によりガラス板を所定サイズに切断する切断工程と、端面処理手段により前記ガラス板の切断端面に端面処理を施す端面処理工程とを含み、
前記ガラス板を保持台に保持した状態で、前記ガラス板と前記保持台とを一体的に移動させながら、同一の前記保持台上の同一位置に保持された前記ガラス板に対して前記切断工程と前記端面処理工程を実行するとともに、
前記切断工程における前記切断手段の位置決めと、前記端面処理工程における前記端面処理手段の位置決めを、それぞれ前記保持台を基準として行うことを特徴とするガラス板加工方法。 - 前記保持台は、前記ガラス板の製品部を支持する主支持部と、前記主支持部から分離可能に設けられ、前記ガラス板の切断除去される非製品部を支持する補助支持部とを備えており、
前記ガラス板を切断するまでは、前記主支持部と前記補助支持部で前記ガラス板を支持し、前記ガラス板を切断した後は、前記主支持部から前記補助支持部を分離し、前記主支持部のみで前記ガラス板を支持することを特徴とする請求項３に記載のガラス板加工方法。 - 前記ガラス板の板厚が、０．４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項３又は４に記載のガラス板加工方法。
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