JP6331707B2 - Scribe head and scribing device - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面にスクライブライン（分断用の切り溝）を加工するためのカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を備えたスクライブヘッド並びに当該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置に関する。   The present invention relates to a scribe head provided with a cutter wheel (also referred to as a scribing wheel) for processing a scribe line (cutting groove) on the surface of a brittle material substrate such as glass, and a scribe device using the scribe head. .

従来から、脆性材料基板（以下、単に「基板」という）の表面に、カッターホイールでスクライブ予定ラインに沿ったスクライブラインを加工するスクライブ装置は広く知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, scribing apparatuses that process a scribe line along a planned scribe line with a cutter wheel on the surface of a brittle material substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) are widely known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). reference).

通常、カッターホイールはホルダに支持され、ホルダはスクライブヘッドのホルダジョイントに取りつけられている。そして従来は、スクライブヘッドを進行させたときに、その進行方向の線上にカッターホイールが常に戻ろうと作用する所謂「キャスタ効果」を発揮するように構成されたものが多く用いられている（例えば特許文献３、特許文献４参照）。   Usually, the cutter wheel is supported by a holder, and the holder is attached to the holder joint of the scribe head. Conventionally, when a scribe head is advanced, a structure is often used that exhibits a so-called “caster effect” in which the cutter wheel always returns on the line in the traveling direction (for example, patents). Reference 3 and Patent Document 4).

図３は上記の「キャスタ効果」を有する従来のカッターホイールの取付構造を示す説明図である。
下端にカッターホイール２１を保持するホルダ２２が、垂直な取付軸２３を介してスクライブヘッド２４のホルダジョイント２５に自由回転可能に取りつけられている。カッターホイール２１の接地点は、垂直な取付軸２３の軸心を延長したラインＬ３に対してスクライブヘッド２４の進行方向後方側に距離Ｓ１だけオフセットした位置にしてある。したがって、スクライブヘッド２４を進行させたときに、追従するカッターホイール２１は常に進行方向の線上に戻ろうとするモーメントが働いてカッターホイールの直進性が得られるようになっている。 FIG. 3 is an explanatory view showing a conventional cutter wheel mounting structure having the above-mentioned “caster effect”.
A holder 22 holding the cutter wheel 21 at the lower end is attached to a holder joint 25 of a scribe head 24 via a vertical mounting shaft 23 so as to be freely rotatable. The grounding point of the cutter wheel 21 is set at a position offset by a distance S1 on the rear side in the traveling direction of the scribe head 24 with respect to a line L3 obtained by extending the axis of the vertical mounting shaft 23. Therefore, when the scribing head 24 is advanced, the cutter wheel 21 that follows is always subjected to a moment that tends to return to the line in the traveling direction, so that the straightness of the cutter wheel can be obtained.

国際公開ＷＯ２００７／０６３９７９号公報International Publication WO2007 / 063979 特開２０１１−２１８８１５号公報JP2011-218815A 特開平８−２１７４７６号公報JP-A-8-217476 特開２０１０−２６０７５７号公報JP 2010-260757 A

上記した「キャスタ効果」によるカッターホイールの直進性は、オフセット量により変化する。なお、カッターホイールの移動速度にもよるが、オフセット量が大きい場合には直進性は向上するものの左右の振動に対して弱くなり、スクライブヘッドの進行方向に沿った線上から外側に振れやすくなる。   The straightness of the cutter wheel due to the above-mentioned “caster effect” varies depending on the offset amount. Although depending on the moving speed of the cutter wheel, when the offset amount is large, the straight traveling performance is improved, but it becomes weak against the left and right vibrations, and it is easy to swing from the line along the traveling direction of the scribe head to the outside.

一方、自転車やバイク等のハンドル軸と車輪には、キャスタ角とトレール（トレイルともいう）と呼ばれる構成が組み込まれている。キャスタ角とは、図４に示すように、垂直なラインＬ４に対するハンドル軸２６の回転軸心Ｌ５の傾斜角βであり、トレールとは、車輪２７の接地点Ｐ３とハンドル軸２６の回転軸心Ｌ５を前記接地点Ｐ３と同じ水平線まで延長させた地点Ｐ４までの距離Ｔ１をいう。ハンドル軸２６の傾斜が大きいほどトレール（Ｔ１）が長くなり、直進性は安定するがハンドル操作は重くなる。   On the other hand, a structure called a caster angle and a trail (also referred to as a trail) is incorporated in a handle shaft and a wheel of a bicycle or a motorcycle. As shown in FIG. 4, the caster angle is an inclination angle β of the rotation axis L5 of the handle shaft 26 with respect to the vertical line L4. A distance T1 to a point P4 obtained by extending L5 to the same horizontal line as the ground point P3. The greater the inclination of the handle shaft 26, the longer the trail (T1) becomes, and the straightness becomes stable, but the handle operation becomes heavier.

本発明はこのような点を考慮し、上記したオフセットとトレールの構成を組み合わせることによって、カッターホイールの左右への振れを抑制するものでありながら直進性を向上させることのできるスクライブヘッド、並びに、当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。   In consideration of such points, the present invention combines the above-described offset and trail configuration to suppress the swinging of the cutter wheel to the left and right, while improving the straightness, and, An object is to provide a scribing apparatus using the scribing head.

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明は、基板表面を垂直に押しつけながら相対的に移動させることにより基板表面にスクライブラインを加工するカッターホイールを備えたスクライブヘッドであって、前記スクライブヘッドは、下部にカッターホイールを有するホルダと、このホルダの上部に設けた取付軸を介して当該取付軸の周りで自由回動できるように前記ホルダを支持するホルダジョイントと、このホルダジョイントを昇降可能に保持する支持部材とから構成され、前記取付軸は垂直なラインに対して前記スクライブヘッドの進行方向後方側に傾斜して形成され、前記カッターホイールのホイール軸が、前記取付軸の軸心を延長させたラインに対して前記スクライブヘッドの進行方向後方側にオフセットした位置に設けられている構成とした。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means. That is, the present invention is a scribe head provided with a cutter wheel that processes a scribe line on a substrate surface by moving the substrate surface while pressing the substrate surface vertically, and the scribe head has a cutter wheel at a lower portion. A holder, a holder joint that supports the holder so that it can freely rotate around the mounting shaft via a mounting shaft provided on the top of the holder, and a support member that holds the holder joint so that it can be raised and lowered The mounting shaft is formed to be inclined rearward in the direction of travel of the scribe head with respect to a vertical line, and the wheel shaft of the cutter wheel is formed with respect to a line obtained by extending the axis of the mounting shaft. It was set as the structure provided in the position offset in the advancing direction back side of the scribe head.

また、本発明は、上記のスクライブヘッドを備え、当該スクライブヘッドは機枠のビームに保持されており、このスクライブヘッドのカッターホイールを、テーブル上に載置した基板表面に垂直に押しつけながら基板表面に沿って相対的に移動するように構成されているスクライブ装置も特徴とする。 The present invention also includes the scribe head described above, and the scribe head is held by a beam of the machine frame. The substrate surface is pressed while pressing the cutter wheel of the scribe head perpendicularly to the substrate surface placed on the table. Also featured is a scribing device that is configured to move relative to each other.

本発明において、前記カッターホイールの直径が１〜３ｍｍであり、前記取付軸の軸心と垂直なラインとの傾斜角が１０〜２５°であり、前記カッターホイールのホイール軸と前記取付軸の軸心を延長させたラインとのオフセット量は１〜４ｍｍであり、前記カッターホイールの基板に対する接地点と前記取付軸の軸心を延長させたラインが前記基板に交わる地点とのトレール量が２〜５ｍｍとするのがよい。   In the present invention, the cutter wheel has a diameter of 1 to 3 mm, an inclination angle between a line perpendicular to the axis of the mounting shaft and 10 to 25 degrees, and the wheel shaft of the cutter wheel and the shaft of the mounting shaft The offset amount with respect to the line extending the center is 1 to 4 mm, and the trail amount between the grounding point of the cutter wheel with respect to the substrate and the point where the line with the extension of the axis of the mounting shaft intersects the substrate is 2 to 2 mm. 5 mm is preferable.

本発明によれば、ホルダの取付軸を傾斜させたことによって発生するトレールによって、カッターホイールの直進性が向上するとともに、傾斜した取付軸は垂直に取りつけた場合に比べて回転の自由度が制限されるので直進性が安定し、振動等による振れを効果的に抑制することができる。
さらに、カッターホイールのホイール軸が、傾斜した取付軸の軸心を延長させたラインに対してスクライブヘッドの進行方向後方側にオフセットした位置に設けられているので、そのオフセット量だけトレール量を長くとることができ、さらに直進性を高めることができる。
また、スクライブ時におけるカッターホイールへの加圧は、一般的な２輪車のハンドル軸とは異なり、カッターホイールの刃先中心位置において垂直に付加されるので、カッターホイールの加圧制御を容易に行うことが可能となるといった効果がある。 According to the present invention, the trail generated by tilting the mounting shaft of the holder improves the straightness of the cutter wheel, and the tilted mounting shaft limits the degree of freedom of rotation compared to the case where the tilted mounting shaft is mounted vertically. As a result, the straight running performance is stabilized, and the vibration due to vibration or the like can be effectively suppressed.
Furthermore, since the wheel shaft of the cutter wheel is provided at a position offset to the rear side in the direction of travel of the scribe head with respect to the line extending the axis of the inclined mounting shaft, the trail amount is increased by the offset amount. It is possible to increase the straightness.
In addition, unlike the handlebar shaft of a general two-wheeled vehicle, the pressurization to the cutter wheel at the time of scribing is applied vertically at the center position of the blade edge of the cutter wheel, so the pressurization control of the cutter wheel is easily performed. There is an effect that it becomes possible.

本発明に係るスクライブ装置の一例を示す概略的な正面図。1 is a schematic front view showing an example of a scribing apparatus according to the present invention. 本発明に係るスクライブヘッドの正面図。1 is a front view of a scribe head according to the present invention. 従来のスクライブヘッドの一例を示す正面図。The front view which shows an example of the conventional scribe head. 一般的な２輪車におけるキャスタ角とトレールの説明図。Explanatory drawing of the caster angle and trail in a general two-wheeled vehicle.

以下において、本発明のスクライブヘッド並びにこのスクライブヘッドを備えたスクライブ装置の詳細を、図１及び図２に示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明に係るスクライブ装置を示すものであって、基板Ｗを載置して保持するテーブル１を備えている。テーブル１の表面には多数のエア吸引孔（図示略）が設けられており、外部に設置した真空ポンプ等のエア吸引源（図示略）に連通されている。
また、テーブル１は、水平なレール２に沿ってＹ方向（図１の前後方向）に移動できるようになっており、モータ（図示略）によって回転するネジ軸３により駆動される。また、テーブル１は、モータを内蔵する回転駆動部４により水平面内で回動できるようになっている。 Details of the scribing head of the present invention and the scribing apparatus equipped with the scribing head will be described below based on the embodiments shown in FIGS.
FIG. 1 shows a scribing apparatus according to the present invention, which includes a table 1 on which a substrate W is placed and held. A number of air suction holes (not shown) are provided on the surface of the table 1 and communicated with an air suction source (not shown) such as a vacuum pump installed outside.
The table 1 can move in the Y direction (front-rear direction in FIG. 1) along the horizontal rail 2 and is driven by a screw shaft 3 that is rotated by a motor (not shown). The table 1 can be rotated in a horizontal plane by a rotation driving unit 4 incorporating a motor.

テーブル１を挟んで設けてある両側の支持柱５、５と、Ｘ方向に水平に延びるビーム（横桟）６とを備えた機枠７が、テーブル１上を跨ぐようにして設けられている。ビーム６には、Ｘ方向に水平に延びるガイド８が設けられ、このガイド８に本発明に係るスクライブヘッド１０がモータ９によってＸ方向に移動できるように取りつけられている。   A machine frame 7 provided with support columns 5 and 5 on both sides of the table 1 and a beam (horizontal beam) 6 extending horizontally in the X direction is provided so as to straddle the table 1. . The beam 6 is provided with a guide 8 extending horizontally in the X direction, and a scribe head 10 according to the present invention is attached to the guide 8 so that the motor 9 can move in the X direction.

図２で詳細に示すように、スクライブヘッド１０は、下部にカッターホイール１１を備えるとともに、上部に取付軸１２を備えたホルダ１３と、取付軸１２の周りで自由回動できるように、取付軸１２並びにベアリング１４を介してホルダ１３を支持するホルダジョイント１５と、このホルダジョイント１５を昇降可能に保持する支持部材１６とから構成されている。
ホルダジョイント１５は、支持部材１６に設けた流体シリンダ等の昇降機構（図示略）によりホルダ１３とともに昇降できるようになっている。また、ホルダ１３に取りつけられるカッターホイール１１は、直径が１〜３ｍｍのものが用いられる。 As shown in detail in FIG. 2, the scribe head 10 has a cutter wheel 11 at the lower part and a holder 13 having an attachment shaft 12 at the upper part, and an attachment shaft so that it can freely rotate around the attachment shaft 12. 12 and a holder joint 15 that supports the holder 13 via a bearing 14 and a support member 16 that holds the holder joint 15 so as to be movable up and down.
The holder joint 15 can be lifted and lowered together with the holder 13 by a lifting mechanism (not shown) such as a fluid cylinder provided on the support member 16. The cutter wheel 11 attached to the holder 13 has a diameter of 1 to 3 mm.

ホルダ１３の取付軸１２は、垂直なラインＬ１に対してスクライブヘッド１０の進行方向（図２の矢印方向）の後方側に角度αだけ傾いて形成されている。その傾斜角（キャスタ角）αは１０〜２５°とするのが好ましい。
また、取付軸１２の傾斜によって、カッターホイール１１の基板Ｗへの接地点Ｐ１と、取付軸１２の軸心を延長したラインＬ２が基板Ｗに交わる地点Ｐ２との間にトレールＴが発生する。このトレールＴの長さは２〜５ｍｍとするのが好ましい。
さらに、カッターホイール１１のホイール軸１１ａが、傾斜した取付軸１２の軸心を延長させたラインＬ２に対してスクライブヘッド１０の進行方向後方側に間隔Ｓだけオフセットした位置に設けられている。そのオフセット量、すなわち間隔Ｓは１〜４ｍｍとするのがよい。
本実施例において、直径２ｍｍのカッターホイールを使用して、取付軸１２の傾斜角αを１７°とし、オフセット間隔Ｓを２．５ｍｍとしたとき、トレールＴの長さは２．９２ｍｍとなった。したがって、トレールＴは、取付軸１２を垂直にした場合のオフセット量２．５ｍｍより長く形成されることになる。 The attachment shaft 12 of the holder 13 is formed to be inclined at an angle α to the rear side in the traveling direction of the scribe head 10 (the arrow direction in FIG. 2) with respect to the vertical line L1. The inclination angle (caster angle) α is preferably 10 to 25 °.
Further, due to the inclination of the mounting shaft 12, a trail T is generated between the ground point P <b> 1 of the cutter wheel 11 to the substrate W and the point P <b> 2 where the line L <b> 2 extending the axis of the mounting shaft 12 intersects the substrate W. The length of the trail T is preferably 2 to 5 mm.
Further, the wheel shaft 11a of the cutter wheel 11 is provided at a position offset by a distance S on the rear side in the traveling direction of the scribe head 10 with respect to the line L2 obtained by extending the axis of the inclined mounting shaft 12. The offset amount, that is, the interval S is preferably 1 to 4 mm.
In this example, when a cutter wheel having a diameter of 2 mm was used, the inclination angle α of the mounting shaft 12 was 17 °, and the offset interval S was 2.5 mm, the length of the trail T was 2.92 mm. . Therefore, the trail T is formed longer than the offset amount 2.5 mm when the mounting shaft 12 is vertical.

上記のスクライブ装置は、カッターホイール１１を基板Ｗの表面に押しつけながらスクライブヘッド１０を図２の矢印方向に移動させることにより、基板Ｗの表面にスクライブラインを加工する。
この加工の際に、取付軸１２を傾斜させたことにより発生するトレールＴによって、カッターホイール１１の直進性が向上するとともに、傾斜した取付軸１２は垂直な場合に比べて回転の自由度が制限されるので直進性が安定し、振動等による振れを効果的に抑制することができる。
さらに、カッターホイール１１のホイール軸１１ａが、傾斜した取付軸１２の軸心を延長させたラインＬ２に対してスクライブヘッド１０の進行方向後方側に間隔Ｓだけオフセットした位置に設けられているので、その間隔Ｓの分だけ上記トレールＴを長くとることができて、さらに直進性を高めることができる。
また、スクライブ時におけるカッターホイール１１への加圧は、冒頭で述べた２輪車のハンドル軸とは異なり、カッターホイール１１の刃先中心位置において垂直に付加されるので、加圧制御を容易に行うことができる。 The scribe device described above processes the scribe line on the surface of the substrate W by moving the scribe head 10 in the direction of the arrow in FIG. 2 while pressing the cutter wheel 11 against the surface of the substrate W.
In this processing, the trail T generated by tilting the mounting shaft 12 improves the straightness of the cutter wheel 11, and the tilted mounting shaft 12 has a limited degree of freedom of rotation compared to a vertical case. As a result, the straight running performance is stabilized, and the vibration due to vibration or the like can be effectively suppressed.
Further, the wheel shaft 11a of the cutter wheel 11 is provided at a position offset by a distance S on the rear side in the traveling direction of the scribe head 10 with respect to the line L2 obtained by extending the axis of the inclined mounting shaft 12. The trail T can be made longer by the interval S, and the straight traveling performance can be further improved.
Further, the pressurization to the cutter wheel 11 at the time of scribing is performed perpendicularly at the center position of the blade edge of the cutter wheel 11 unlike the handle shaft of the two-wheeled vehicle described at the beginning, so that the pressurization control is easily performed. be able to.

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものではなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。   As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily limited only to said Example structure, Comprising: It corrects suitably in the range which achieves the objective and does not deviate from a claim. It is possible to change.

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面にスクライブラインを加工するスクライブヘッド並びにこのスクライブヘッドを用いたスクライブ装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a scribe head for processing a scribe line on the surface of a brittle material substrate such as glass and a scribe device using the scribe head.

Ｗ 基板
Ｓ オフセット間隔
Ｔ トレール
１ テーブル
６ ビーム
７ 機枠
１０ スクライブヘッド
１１ カッターホイール
１１ａ ホイール軸
１２ 取付軸
１３ ホルダ
１５ ホルダジョイント
１６ 支持部材 W substrate S offset interval T trail 1 table 6 beam 7 machine frame 10 scribe head 11 cutter wheel 11a wheel shaft 12 mounting shaft 13 holder 15 holder joint 16 support member

Claims (3)

基板表面を垂直に押しつけながら相対的に移動させることにより基板表面にスクライブラインを加工するカッターホイールを備えたスクライブヘッドであって、
前記スクライブヘッドは、下部にカッターホイールを有するホルダと、このホルダの上部に設けた取付軸を介して当該取付軸の周りで自由回動できるように前記ホルダを支持するホルダジョイントと、このホルダジョイントを昇降可能に保持する支持部材とから構成され、
前記取付軸は垂直なラインに対して前記スクライブヘッドの進行方向後方側に傾斜して形成され、
前記カッターホイールのホイール軸が、前記取付軸の軸心を延長させたラインに対して前記スクライブヘッドの進行方向後方側にオフセットした位置に設けられているスクライブヘッド。 A scribe head having a cutter wheel for processing a scribe line on a substrate surface by moving the substrate surface while relatively pressing the substrate surface vertically ,
The scribe head includes a holder having a cutter wheel at a lower portion, a holder joint for supporting the holder so as to freely rotate around the attachment shaft via an attachment shaft provided on the upper portion of the holder, and the holder joint And a support member that holds the device up and down,
The mounting shaft is formed to be inclined rearward in the traveling direction of the scribe head with respect to a vertical line,
A scribing head provided at a position where the wheel shaft of the cutter wheel is offset to the rear side in the advancing direction of the scribing head with respect to a line extending the axis of the mounting shaft. 前記カッターホイールの直径が１〜３ｍｍであり、前記取付軸の軸心と垂直なラインとの傾斜角が１０〜２５°であり、前記カッターホイールのホイール軸と前記取付軸の軸心を延長させたラインとのオフセット量は１〜４ｍｍであり、前記カッターホイールの基板に対する接地点と前記取付軸の軸心を延長させたラインが前記基板に交わる地点とのトレール量が２〜５ｍｍである請求項１に記載のスクライブヘッド。   The cutter wheel has a diameter of 1 to 3 mm, an inclination angle of a line perpendicular to the axis of the mounting shaft is 10 to 25 °, and extends the wheel shaft of the cutter wheel and the axis of the mounting shaft. The offset amount with respect to the line is 1 to 4 mm, and the trail amount between the ground point of the cutter wheel with respect to the substrate and the point where the line extending the axis of the mounting shaft intersects the substrate is 2 to 5 mm. Item 2. The scribing head according to Item 1. 請求項１又は２に記載のスクライブヘッドを備え、当該スクライブヘッドは機枠のビームに保持されており、当該スクライブヘッドのカッターホイールを、テーブル上に載置した基板表面に垂直に押しつけながら基板表面に沿って相対的に移動するように構成されているスクライブ装置。
A scribe head according to claim 1, wherein the scribe head is held by a beam of a machine frame, and the substrate surface while pressing the cutter wheel of the scribe head perpendicularly to the substrate surface placed on the table A scribing device configured to move relatively along the axis.
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