JP6349971B2

JP6349971B2 - スクライブヘッド並びにスクライブ装置

Info

Publication number: JP6349971B2
Application number: JP2014111859A
Authority: JP
Inventors: 康智岡島
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: CN105314834A; CN105314834B; TWI649282B; JP2015223820A; TW201544473A; KR20150138804A

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。

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）。

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）。

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。

国際公開ＷＯ２００７／０６３９７９号公報特開２０１１−２１８８１５号公報特開平８−２１７４７６号公報特開２０１０−２６０７５７号公報

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。

また、「キャスタ効果」を有するスクライブヘッドでは、曲線に沿ってスクライブラインを加工する場合、図４に示すように、カッターホイール２１がスクライブ予定ライン２８から内側に振れて正確に加工できないといった所謂内輪差の問題が発生する。したがしたがって、曲線切りでは、カッターホイールの転動軌跡を内側に振れる分だけ予め計算してコンピュータにプログラムする必要があるが、その操作は大変面倒である。加えて内側に振られたカッターホイール２１は、図４に示すように曲線に対して平面視で斜めになるので、スクライブラインをきれいに加工することができないといった課題もある。

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５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。

本発明は上記の点を考慮し、曲線のスクライブラインを正確に加工することができるとともに、上記した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振れを抑えて直進性を向上させることが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。

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垂直な回転軸を介して回動自在に保持する第一保持部材と、この第一保持部材を昇降可能に保持する第二保持部材とから構成されており、前記ホルダの取付軸が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、前記ホルダジョイントの垂直な回転軸の軸心が、前記カッターホイールの接地点を通る垂直なライン上に設置されている構成とした。

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。

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。また、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とするのがよい。

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、ホルダジョイントの垂直な回転軸が、カッターホイールの接地点を通る垂直なラインに沿って第一保持部材に取りつけられているので、曲線をスクライブする際にはカッターホイールがスクライブヘッドの移動軌跡に沿って進行することができ、これにより、従来のように曲線のスクライブ予定ラインから内側に振れることがなくなって、曲線のスクライブラインを正確に加工することが可能となる。
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。

本発明において、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するのがよい。
これにより、オフセットした分だけトレール量を長くとることができ、直進性を更に高めることができる。

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。本発明に係るスクライブヘッドの正面図。従来のスクライブヘッドの一例を示す正面図。従来のスクライブヘッドが有する内輪差の問題を説明する図。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。

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。

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。

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を垂直な回転軸１６並びにベアリング１７を介して回動自在に保持する第一保持部材１８と、この第一保持部材１８を昇降可能に保持する第二保持部材１９とから構成されている。
第一保持部材１８、ホルダジョイント１５並びにホルダ１３は、第二保持部材１９に設けた流体シリンダ等の昇降機構（図示略）により一体となって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。

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。
また、ホルダジョイント１５の垂直な回転軸１６の軸心は、カッターホイール１１の接地点Ｐ１を通る垂直なラインＬ１に沿って設置されている。

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。

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。
加えて、ホルダジョイント１５の垂直な回転軸１６が、カッターホイール１１の接地点Ｐ１を通る垂直なラインＬ１に沿って第一保持部材１８に取りつけられているので、曲線のスクライブ時において、カッターホイール１１がスクライブヘッド１０の移動軌跡に沿って進行することができる。これにより、従来のように、曲線のスクライブ予定ラインから内側に振れることがなくなり、曲線のスクライブラインを正確に加工することが可能となる。
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。

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い。例えば、上記実施例では、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たが、この間隔Ｓを０にして形成することも可能である。その他本発明では、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。

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。

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垂直な回転軸
１８第一保持部材
１９第二保持部材

Claims

基板表面を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垂直な回転軸を介して回動自在に保持する第一保持部材と、この第一保持部材を昇降可能に保持する第二保持部材とから構成されており、
前記ホルダの取付軸が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、
前記ホルダジョイントの垂直な回転軸の軸心が、前記カッターホイールの接地点を通る垂直なライン上に設置されているスクライブヘッド。
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請求項１に記載のスクライブヘッド。
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または請求項２に記載のスクライブヘッド。
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が１〜４ｍｍである請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスクライブヘッド。
請求項１〜４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。