JP6394207B2 - 旋回機構付きスクライブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、旋回機構を有するスクライブヘッドに関し、より詳細には、基板にスクライブラインを形成するカッターホイールをスクライブ方向に対して所定の角度で回転させるとき、スクライブヘッドを正確に位置整列及び固定させる旋回機構を有するスクライブヘッドに関するものである。

一般に、ガラス基板などの脆性材料を所望のサイズに分断するためには、まずカッターホイールの刃を所定の荷重でガラス基板の表面に圧接させた状態で、ガラス基板を移動させながらその表面にスクライブラインを形成する。次に、そのスクライブラインに所定の力を加えてガラス基板を分断する。

ガラス基板を分断するときに、カッターホイールを回転させるために、スクライブヘッドに旋回機構を付与するケースがある。従来の旋回機構付きスクライブヘッドについて図１を参照して説明する。

図１を参照すると、従来の旋回機構付きスクライブヘッドは、サーボモータ６０が上部側に装着されており、該サーボモータ６０によってボールネジ６２が回転される。ボールネジ６２は、カップリング６１と螺合されており、カップリング６１はスライダ３０と結合されている。サーボモータ６０によりボールネジ６２が回転されると、カップリング６１が昇降し、カップリング６１に結合されたスライダ３０も固定板６５の一面に沿って昇降する。

スライダ３０の下部側には、ボールネジ６２の終端部と結合及び分離されるように回転子４２がボールネジ６２と同一軸線上に装着される。回転子４２は、ボールネジ６２と結合した時に、ボールネジ６２とともに回転する。

回転子４２の外周には、ワンウェイクラッチ４０が装着されており、回転子４２の一方向の回転力のみを非磁性体からなる外筒部材４３に伝達する。

具体的には、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ６２がスライダ３０を上昇させる方向に回転する時のみ、ボールネジ６２と結合された回転子４２の回転力を外筒部材４３に伝達し、ボールネジ６２がスライダ３０を下降させる方向に回転する時は、ボールネジ６２と結合された回転子４２の回転力を外筒部材４３に伝達しないよう構成されている。

したがって、ボールネジ６２が回転子４２と結合した状態でスライダ３０を上昇させる方向に回転すると、外筒部材４３も回転子４２と同一方向に回転するが、ボールネジ６２が回転子４２と結合した状態でスライダ３０を下降させる方向に回転しても、外筒部材４３は回転しない。

外筒部材４３の下端部には、カッターホイール５１を回転可能に保持するホルダ５０の上端部が結合されており、外筒部材４３の回転に伴ってホルダ５０も回転されながら角度が変わるようになっている。すなわち、ホルダ５０は外筒部材４２と同一方向に回転されるが、外筒部材４３がワンウェイクラッチ４０によって逆方向には回転されないので、ホルダ５０も一方向のみに回転されてその角度が変更される。

また、外筒部材４３の外周部には、位置決め溝２５が形成され、位置決め溝２５に対向する位置にはボールプランジャ２４が設置されており、ホルダ５０の角度が維持されるように構成されている。位置決め溝２５は、外筒部材４３の外周部に一定の間隔（例えば９０度間隔）で多数個形成することができる。

以上のように構成された従来のスクライブヘッドにおいては、ボールネジ６２の回転力を回転子４２に伝達するために、ボールネジ６２と回転子４２との結合部を角ばった形状にしているが、このような構造は、互いに結合される部位が精密に加工されなければならないので、加工コストの増加を伴うという問題点がある。また、ボールネジ６２と回転子４２の軸線が少しでもずれた場合は、互いの結合が容易でなくなるという問題点もある。

また、ボールプランジャ２４は、外筒部材４３の外周面に形成された位置決め溝２５に嵌まるように常に外筒部材４３の外周面に押し付けを加えているので、ボールプランジャ２４の加圧力によって外筒部材４３が円滑に回転されないという問題点も発生している。

外筒部材４３が円滑に回転できなければ、外筒部材４３の下端部に結合されるホルダ５０の角度も正確に回転されない状態で基板がスクライブされるので、不良品が多量に発生するようになる。

また、ボールプランジャ２４は、外筒部材４３の外周面を、外筒部材４３の回転軸中心に向かって常に加圧しているので、外筒部材４３の外周部に、繰り返される接触摩擦によりライン溝が発生するという問題点も発生している。さらに、ボールプランジャ２４を付勢するスプリングの張力が緩むと、ボールプランジャ２４が位置決め溝２５にしっかり嵌まらないという問題点も発生する。

韓国公開特許公報第２０１２−００２０８５６号

本発明は、上述の問題点に鑑みて創出されたものであって、その目的は、基板にスクライブラインを形成するカッターホイールをスクライブ方向に対して所定の角度で回転させるとき、正確な回転角が得られる旋回機構付きスクライブヘッドを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態による旋回機構付きスクライブヘッドは、基板にスクライブラインを形成するためのカッターホイールを回転可能に保持するホルダを備えた旋回機構付きスクライブヘッドであって、駆動手段によって回転するボールネジと、該ボールネジの回転によって昇降するスライダと、 該スライダに装着され、ボールネジの終端部と結合時にボールネジとともに回転する回転子と、を有し、ボールネジの終端部に磁石部が設けられるとともに、ボールネジの終端部に対向する回転子の端部に、磁石部と互いに引き合う極性の他の磁石部が設けられることを特徴とする。

また、ホルダの上端部に結合された非磁性体からなる外筒部材と、回転子の外周に装着され、回転子の一方向の回転力のみを前記外筒部材に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、外筒部材の外周上に円周方向に９０度間隔で付着金属部が形成され、スライダ上には、付着金属部と対向する位置に磁石部が少なくとも１つ形成されている。

付着金属部は、スライダ上に形成される磁石部とは異なる極性の磁性体とする。

本発明に係る旋回機構付きスクライブヘッドは、基板にスクライブラインを形成するカッターホイールをスクライブ方向に合わせて特定角度で正確に回転させることにより、基板面にスクラッチなどが発生することを防止することができ、基板の不良品を顕著に減らすことができる。

また、本発明に係る旋回機構付きスクライブヘッドは、ボールネジ及び回転子の結合部位に平面の磁石部を設けているので、互いの結合が容易であるだけでなく、ボールネジの軸線と回転子の軸線が異なっていても、互いの結合を失敗したり、ボールネジの回転力が回転子に誤って伝達される等の問題点を未然に防止することができる。

また、本発明に係る旋回機構付きスクライブヘッドは、カッターホイールが装着されたホルダを特定角度で回転させるとき、磁石部を利用して特定角度で正確に停止させるので、円滑かつ正確なスクライブ作業が可能になる。

また、外筒部材の外周面に付着金属部を直接当接させずに外筒部材を特定角度で停止させるので、外筒部材の外周面の摩耗を防ぐことができる。

図１は、従来の旋回機構を有するスクライブヘッドの一部を切開した状態を示す図である。 図２は、本発明の旋回機構を有するスクライブヘッドの一部を切開した状態を示す図である。 図３は、本発明の旋回機構を有するスクライブヘッドのボールネジ及び回転子が結合された状態を示す一部を切開した状態を示す図である。 図４は、本発明の旋回機構を有するスクライブヘッドのボールネジ及び回転子の回転時に磁石部及び付着金属部によって回転子が角度調節されることを示す概略図である。 図５は、本発明の旋回機構を有するスクライブヘッドのボールネジ、回転子の磁石部、及び付着金属部の別の変形例を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る旋回機構付きスクライブヘッドの構成を図面を参照して詳細に説明する。参考として、本実施形態に関する説明のうち、図１に示された従来のスクライブヘッドと同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態に係る旋回機構付きスクライブヘッドは、図２及び図３に示すように、サーボモータ６０が上部側に装着されており、当該サーボモータ６０によってボールネジ６２が回転される。

ボールネジ６２は、カップリング６１と螺合されており、カップリング６１はスライダ３０と結合されている。サーボモータ６０によりボールネジ６２が回転されると、カップリング６１が昇降し、カップリング６１に結合されたスライダ３０も固定板６５の一面に沿って昇降する。

スライダ３０の下部には、ボールネジ６２の終端部と結合及び分離されるように回転子４２が同一軸線上に装着されている。そして、本実施形態では、回転子４２とボールネジ６２を、互いに連動するように結合させるために、互いの端部に磁性を有する磁石部を装着させている。

具体的には、回転子４２の上端に磁石部６３ｂが装着されており、これに対向するボールネジ６２の下端部に磁石部６３ａが装着されている。回転子４２に装着された磁石部６３ｂとボールネジ６２に装着された磁石部６３ａは、互いに異なる極性を有する磁性体であるため、両磁石部の間隔が一定以下になると、互いに引き合うようになる。

したがって、回転子４２とボールネジ６２が接近して、磁石部６３ａと磁石部６３ｂが互いにくっ付くようになると、ボールネジ６２の回転によって回転子４２がともに回るようになる。

回転子４２の外周には、ワンウェイクラッチ４０が装着されており、回転子４２の一方向の回転力のみを非磁性体からなる外筒部材４３に伝達する。具体的には、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ６２がスライダ３０を上昇させる方向に回転する時のみ、ボールネジ６２と結合された回転子４２の回転力を外筒部材４３に伝達し、ボールネジ６２がスライダ３０を下降させる方向に回転する時は、回転子４２の磁石部６３ｂがボールネジ６２の磁石部６３ａに互いに付いていても、ボールネジ６２と結合された回転子４２の回転力を外筒部材４３に伝達しないよう構成されている。

したがって、ボールネジ６２が回転子４２と結合した状態でスライダ３０を上昇させる方向に回転すると、外筒部材４３も回転子４２と同一方向に回転するが、ボールネジ６２が回転子４２と結合した状態でスライダ３０を下降させる方向に回転しても、外筒部材４３は回転しない。

外筒部材４３の下端部には、カッターホイール５１を回転可能に保持するホルダ５０の上端部が結合されており、外筒部材４３の回転に伴ってホルダ５０も回転されながら角度が変わるようになっている。すなわち、ホルダ５０は外筒部材４２と同一方向に回転されるが、外筒部材４３がワンウェイクラッチ４０によって逆方向には回転されないので、ホルダ５０も一方向のみに回転されてその角度が変更される。

また、本発明において、ホルダ５０の回転された状態がそのまま維持されるよう、外筒部材４３の外周部には、付着金属部２５が形成され、付着金属部２５上に対向する位置のスライダ３０上には磁石部２４が設置されている。回転子４２の外周部は金属性を帯びていないことが好ましい。付着金属部２５は、外筒部材４３の外周上に一定間隔(例えば、円周方向に９０度間隔)で設けられる。また、外筒部材４３の外周部には、刃先位置確認溝２７が形成されており、刃先位置確認溝２７に隣接して、その位置を検出する刃先方向検出センサ部２６が設置されている。

外筒部材４３の下端部には、一側に切開された回転結合溝４５が形成されている。回転結合溝４５に対向する位置のホルダ５０の上端部には、キャスターピン５２が突設されて、回転結合溝４５に嵌まり込むようになっている。回転結合溝４５及びキャスターピン５２は遊嵌するように形成されており、ホルダ５０が円周方向に微小角度自在に回転できるように結合されている。

以下、本実施形態に係る旋回機構付きスクライブヘッドの作動状態を詳細に説明する。本実施形態に係るスクライブヘッドを基板（図示せず）上に降下させるために、図２及び図３に示すように、スクライブヘッドの上部側に装着されているサーボモータ６０を作動させてボールネジ６２を回転させる。

ボールネジ６２が回転すると、スライダ３０が図３で示すように基板に向かって下降する。スライダ３０が下降すると、スライダ３０の下部に装着されているホルダ５０が下降して、ホルダ５０の下端部に装着されているカッターホイール５１が基板の上面に当接する。

続いて、基板をコンベアベルトの進行方向に移動させながらスクライブ作業を実施した後、コンベアベルトを逆回転させ、基板をスクライブ作業開始時の元の位置に復帰させた後、次のスクライブ作業を実施する。このようなスクライブ作業を繰り返し連続して実施するためには、基板に圧接されながらスクライブ作業を実施しているカッターホイール５１（すなわち、ホルダ５０）を基板から上昇させ、また基板上に下降させる工程を繰り返す。ただし、カッターホイール５１の刃先角度を９０度ずつ変えながら実施しなければならない。

具体的には、ボールネジ６２によってスライダ３０が上昇されると、スライダ３０の下部に装着されている回転子４２がボールネジ６２の終端部と結合し、回転子４２もボールネジ６２の回転方向に回転される。本実施形態では、ボールネジ６２及び回転子４２が連動して円滑に動作できるように、ボールネジ６２の下端部に磁石部６３ａが装着され、回転子４２の上端部に別の磁石部６３ｂが装着されている。磁石部は磁石の強度によって一般の磁石や磁性の強度が大きいネオジム磁石などを利用することができ、また磁性の強度によって磁石の大きさを変えて使用することができる。

回転子４２の磁石部６３ｂとボールネジ６２の磁石部６３ａが互いに結合されるとき、回転子４２が９０度分だけ回転されるように調節しておくと、回転子４２から外筒部材４３を介して回転されるホルダ５０も正確に９０度ずつ回転しながら基板のスクライブ作業を実施することができる。

回転子４２の磁石部６３ｂ及びボールネジ６２の磁石部６３ａが結合した状態で９０度回転すると、回転後の角度が変わらないように、外筒部材４３の外周部に９０度の角度で付着金属部２５が設置され、付着金属部２５と対向する位置のスライダ３０上に磁石部２４が設置される。

すなわち、図４に示すように、付着金属部２５と磁石部２４が接近し、磁石部２４の磁力が付着金属部２５に及ぶようになると、付着金属部２５が磁力により引っ張られ、９０度回転した状態が安定して維持される。

また、ボールネジ６２によって回転子４２が予定の角度まで回転されなくても、図４に示すように、磁石部２４が付着金属部２５を矢印方向に引っ張るので、円滑に角度の変更が行われる。すなわち、外筒部材４３が９０度よりも多く、または９０度よりも少なく回転された時に、磁石部２４の磁力が及ぶ範囲まで付着金属部２５を引っ張ることができるようになっているので、正確かつ円滑な角度の変更が行われる。

本実施形態では、図４に示すように、外筒部材４３の外周上に付着金属部２５が９０度の間隔で形成され、スライダ３０上の付着金属部２５と対向する位置に磁石部２４が１つ形成されているが、図５に示すように、スライダ３０に９０度毎に磁石部２５を形成してもよい。

それだけでなく、本実施形態の磁石部２５は、永久磁石または電磁石を利用することができる。特に、磁石部２５として電磁石を利用する場合は、磁石部の磁力を調節することができるので、回転の精度を向上させることができるという利点がある。

前記のように、スライダ３０上の磁石部２４の磁力により外筒部材４３の付着金属部２５が引っ張られているので、付着金属部２５が形成された外筒部材４３は、９０度回転された状態で一定以上の回転力が加わらない限り、その角度が変わらない。

そして、ボールネジ６２を利用して、スライダ３０の上昇動作を繰り返すことにより、回転子４２の回転角度を９０度ずつ変更させ、これにより、回転子４２に連動され回転するホルダ５０及びカッターホイール５１の回転角度も９０度ずつ精度良くかつ容易に変更させることができ、縦方向及び横方向へのスクライブ作業を連続的に実施することができる。

一方、サーボモータ６０を駆動してボールネジ６２を逆方向に回転させると、スライダ３０は、基板に向かって下降するようになる。スライダ３０が下降すると、ボールネジの下端部に装着されている磁石部６３ａと回転子４２の上端部に装着されている磁石部６３ｂは分離される。磁石部６３ａと磁石部６３ｂが分離する時点までに回転子４２に加えられた回転力は、回転子４２の外周部に装着されたワンウェイクラッチ４０により外筒部材４３には伝わらない。

すなわち、回転子４２の回転力は、ワンウェイクラッチ４０によって、常時一方向のみ伝達されるので、スライダ３０を下降させるためにボールネジ６２が回転しても、既に先の動作で９０度回転させられたカッターホイール５１及びホルダ５０は、マイナス９０度回転せず、固定された状態が維持される。

また、外筒部材４３の外周部には、図２に示すように、刃先位置確認溝２７が形成され、刃先位置確認溝２７に隣接して刃先方向検出センサ部２６が設置されている。したがって、外筒部材４３がボールネジ６２及び回転子４２とともに正確に回転し、外筒部材４３の下部に結合されているホルダ５０のカッターホイール５１が正確に９０度だけ回転されたのかを検出することができる。

刃先位置確認溝２７の位置が刃先方向検出センサ部２６によって検出されないときは、スクライブ装置が作動停止するようにセッティングされている。すなわち、ホルダ５０を回転させることができない事態が発生しても、刃先方向検出センサ部２６からのエラー信号によってスクライブ作業が行われないので、カッターホイール５１によって基板にスクラッチ（引っ掻き傷）などが発生して不良品が量産されることを未然に防止することができる。

また、図２に示すように、本実施形態では、より精密なスクライブ作業を実施するために、外筒部材４３の下端部に一側に切開された回転結合溝４５が形成されており、回転結合溝４５に対向する位置のホルダ５０の上端部には、キャスターピン５２が突設されて、回転結合溝４５に嵌まり込むようになっている。

具体的には、外筒部材４３が９０度回転すると、その下端部側に形成された回転結合溝４５も同一の方向に９０度回転する。この時、回転結合溝４５にホルダ５０のキャスターピン５２が係合されているので、キャスターピン５２も同様に回転し、これによりホルダ５０も同一の回転方向に９０度回転する。

なお、本実施形態においては、回転結合溝４５とキャスターピン５２は、互いに無理に嵌合されておらず、キャスターピン５２が微小角度自在に回転できるように少し緩めに嵌合されている。これは次のような理由による。すなわち、回転結合溝４５とキャスターピン５２が完全に嵌合された状態で基板のスクライブ作業を実施した場合、カッターホイール５１が正確に９０度回転されていなければ、カッターホイール５１の刃先方向がスクライブヘッドの移動方向と正確に一致せず、基板面に引っ掻き傷をもたらすおそれがあるので、カッターホイール５１が装着されたホルダは外周方向に少し遊びを持たせておくことが好ましい。

以上のように構成されたスクライブヘッドは、ボールネジ６２を用いてカッターホイール５１を昇降させると同時に、ボールネジ６２の回転力を利用してカッターホイール５１の角度を強制的に９０度ずつ回転させることができ、基板のスクライブ作業の正確性と迅速性を確保することができる。具体的には、ボールネジ６２を用いてスライダ３０を上昇させながらホルダ５０に装着されたカッターホイール５１を一次的に９０度ずつ回転させると同時に、カッターホイール５１が正確に回転されたのかを刃先位置確認溝２７及び刃先方向検出センサ部２６の構成によって二次的に確認した後、カッターホイール５１が正確に回転された状態であったときのみに、基板のスクライブ作業が実行される。

特に、本実施形態では、スライダ３０上の磁石部２４及び外筒部材４３上の付着金属部２５により、外筒部材４３の回転角度が９０度となるように正確に回転力を伝達させることができる。また、外筒部材４３の回転角度が、決められた回転角度よりも少し足りないか、または超える場合にも、外筒部材４３の付着金属部２５が、磁石部２４の磁力が及ぶ範囲内に入っていれば、磁力によって引っ張られ、自動的に回転角度を合わせるように制御されるので、回転角度の誤差による問題点を未然に防止することができる。

２４ 磁石部
２５ 付着金属部
３０ スライダ
４２ 回転子
５０ ホルダ
５１ カッターホイール
６２ ボールネジ
６３ａ，６３ｂ 磁石部

Claims (1)

1. 基板にスクライブラインを形成するためのカッターホイールを回転可能に保持するホルダを備えた旋回機構付きスクライブヘッドであって、
   駆動手段によって回転するボールネジと、
   該ボールネジの回転によって昇降するスクライダと、
   該スライダに装着され、前記ボールネジの終端部と結合時に前記ボールネジとともに回転する回転子と、を有し、
   前記ボールネジの終端部に磁石部が設けられるとともに、
   前記ボールネジの終端部に対向する前記回転子の端部に、前記磁石部と互いに引き合う極性の他の磁石部が設けられ、
   前記ホルダの上端部に結合された非磁性体からなる外筒部材と、
   前記回転子の外周に装着され、前記回転子の一方向の回転力のみを前記外筒部材に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、
   前記外筒部材の外周上に円周方向に９０度間隔で付着金属部が形成され、
   前記スライダ上には、前記付着金属部と対向する位置に磁石部が少なくとも１つ形成され、
   前記付着金属部は、前記スライダ上に形成される磁石部とは異なる極性の磁性体であることを特徴とする旋回機構付きスクライブヘッド。