JP6457802B2 - ガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置 - Google Patents

ガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、ガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置に関する。
液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)に用いられるガラス板は、面取りされている。所定の寸法に切断されたガラス板の切断面には、ガラス板の割れおよび欠けの原因となり得る微小の凹凸およびクラックが形成されやすい。そのため、ガラス板の切断面の角部を面取りすることで、微小の凹凸およびクラックの発生が抑制される。
従来、ガラス板の面取り加工には、研削ホイールが使用されている。研削ホイールは、円盤形状の砥石である。研削ホイールを回転させて、研削ホイールの側周面に形成されている溝をガラス板の切断面に押し当てることで、ガラス板の切断面の角部が研削されて、ガラス板が面取りされる。
近年、ガラス板の大型化および薄型化が進み、ガラス板の加工精度についての要求は厳しくなっている。特に、大型のガラス板を金属定盤に吸着固定して面取りする場合には、金属定盤の平坦度、および、研削ホイールの走行軸と、ガラス板の切断面であるガラス板端面との間の平行度には、高い精度が求められる。
また、ガラス板を面取りする時に発生する微小なガラス片によって、ガラス板の表面に傷が形成されるおそれがある。FPD用のガラス板の表面に形成される傷は、FPDの品質に大きな影響を与える。ガラス板の表面における傷の形成を抑制するために、金属定盤に保護シートを貼り付ける方法が知られている。しかし、保護シートで覆われた金属定盤を使用する場合、大型のガラス板の表面全体に均等に吸着圧力を発生させることが困難である。そのため、ガラス板の一部が保護シートに沈み込み、ガラス板が局所的に変形して、ガラス板の端面と研削ホイールとの間の鉛直方向の位置関係が不確定または不安定になるおそれがある。さらに、ガラス板は、完全に均一な平坦度を有しておらず、局所的な反りを有している。そのため、ガラス板の固有の反りに起因して、ガラス板の端面と研削ホイールとの間の鉛直方向の位置関係が不確定または不安定になる場合がある。特に、ガラス板のサイズが大きく、ガラス板の厚さが小さいほど、ガラス板の端面の反り量が大きくなり、ガラス板の端面と研削ホイールとの間の位置関係がより不確定になる。また、ガラス板の厚さが小さいほど、ガラス板の剛性が低くなり、ガラス板端面の加工が困難となる。
例えば、特許文献1(特開2002−160147号公報)に開示されるガラス板の端面加工方法では、側周面に凹部が形成された研削ホイールが使用されている。この方法では、研削ホイールの凹部の表面をガラス板の端面に押し当てることで、ガラス板の端面が曲面状に研削されて、端面の角部が面取りされる。この方法では、研削ホイールの凹部と、ガラス板の端面との鉛直方向の位置関係が適切に調節することが難しく、ガラス板の上側の表面と、ガラス板の下側の表面とが、均等に研削されないおそれがある。このように、ガラス板の上側の表面の研削量と、ガラス板の下側の表面の研削量とが異なる場合、ガラス板端面の断面形状が非対称になり、ガラス板の強度が低下したり、加工後のガラス板端面からのガラス粉の発塵が増加したりするおそれがある。
本発明の目的は、精度良くガラス板端面を加工することができるガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置を提供することである。
本発明に係るガラス板の製造方法は、研削工程と、端部支持工程とを有する。研削工程は、ガラス板の端面と対向するように配置されている研削手段を端面に接触させながら、研削手段とガラス板とを端面の長手方向に沿って相対的に移動させて、研削手段の加工領域において端面を研削する。端部支持工程は、ガラス板の端部であって、研削工程において研削される端面を含む端部を、フロートパネルを用いて非接触で支持する。フロートパネルは、ガラス板の主表面と直交する第1方向に沿って位置調整可能である。フロートパネルは、端部の主表面と対向するパネル表面と、パネル表面に形成される複数の流体噴出孔と、パネル表面に形成される複数の流体吸引孔とを有する。流体噴出孔は、パネル表面と対向する端部の主表面に向かって流体を噴出して、ガラス板に上向きの力を作用させる。流体吸引孔は、パネル表面と端部の主表面との間の空間から流体を吸引して、ガラス板に下向きの力を作用させる。端部支持工程は、フロートパネルに対する研削手段の位置、上向きの力、および、下向きの力を調整して、端面を加工領域に導く。
このガラス板の製造方法は、ダウンドロー法等によって成形され、製品サイズの寸法に切断されたガラス板の端面を加工する方法を含む。切断されたガラス板の切断面である端面には、ガラス板の割れおよび欠けの原因となり得る微小の凹凸およびクラックが形成されやすい。ガラス板端面を研削してガラス板を面取りすることで、微小の凹凸およびクラックの発生が抑制される。このガラス板の製造方法では、例えば、研削ホイール等の研削手段をガラス板端面に押し当てた状態で、研削手段をガラス板端面に沿って移動させて、ガラス板端面を研削する。研削ホイールは、円盤形状を有し、円盤形状の側周面に凹部が形成されている部材である。研削ホイールは、複数の凹部を有してもよい。
このガラス板の製造方法では、ガラス板の端面を研削する際において、ガラス板の端部がフロートパネルによって非接触で支持されている。フロートパネルは、流体を噴出し、流体を吸引する。フロートパネルの上方にガラス板の端部がある場合、流体は、ガラス板の端部に鉛直方向上向きの力を与え、流体は、ガラス板の端部に鉛直方向下向きの力を与える。これにより、フロートパネルの上方においてガラス板の端部が非接触で支持されるので、ガラス板端部の端面の鉛直方向の位置が安定化する。
また、フロートパネルの鉛直方向の位置を予め調節することで、フロートパネルに非接触で支持されるガラス板端部の端面と、研削ホイールとの鉛直方向の位置関係を調節することができる。ガラス板の研削工程では、ガラス板端面を研削する際に、ガラス板端面と隣接しているガラス板主表面の一部も研削される。このガラス板の製造方法では、ガラス板の上側の主表面の研削量と、ガラス板の下側の主表面の研削量との差ができるだけ小さくなるように、フロートパネルの鉛直方向の位置が調節される。これにより、研削工程において、ガラス板の端部は、フロートパネルによって、ガラス板の両主表面の研削量の差が小さくなるような高さ位置に導かれるので、例えば、鉛直方向において断面形状が対称となるように、精度良くガラス板端面を研削加工することができ、端面加工によるガラス板の強度の低下を抑えることができる。従って、このガラス板の製造方法は、ガラス板端面を面取り加工する前に、研削手段とガラス板端面との間の位置関係を調節することで、ガラス板の強度(例えば、曲げ強度)の低下を抑えつつ、精度良くガラス板端面を加工することができる。
また、このガラス板の製造方法では、フロートパネルは、多孔質体から成形されていることが好ましい。この場合、流体噴出孔は、多孔質体の細孔であり、流体吸引孔は、長手方向および第2方向における複数の位置に形成されていることが好ましい。第2方向は、長手方向および第1方向に直交する方向である。
また、このガラス板の製造方法では、流体噴出孔および流体吸引孔は、長手方向および第2方向における複数の位置に形成されていることが好ましい。第2方向は、長手方向および第1方向に直交する方向である。
また、このガラス板の製造方法では、端部支持工程は、第1研削幅と第2研削幅との差である面幅差を小さくするように、端部を支持することが好ましい。第1研削幅は、ガラス板の上側の主表面に含まれ、研削工程における端面の研削によって除去される領域の第2方向の寸法である。第2研削幅は、ガラス板の下側の主表面に含まれ、研削工程における端面の研削によって除去される領域の第2方向の寸法である。面幅差ができるだけ小さくなるように、ガラス板端部の位置を調節することで、ガラス板端面を均一に加工することができる。
また、このガラス板の製造方法では、研削手段は、加工領域を有する加工溝が形成された研削ホイールであり、端部支持工程は、ガラス板の第1方向の中心と、加工溝の第1方向の中心とが、加工領域において一致するように、端面を加工領域に導くことが好ましい。
また、このガラス板の製造方法では、ガラス板は、0.25mm以下の厚みを有することが好ましい。
本発明に係るガラス板の製造装置は、研削部と、フロートパネルと、制御部とを備える。研削部は、ガラス板の端面と対向するように配置され、端面と接触しながら、端面の長手方向に沿ってガラス板に対して相対的に移動することで端面を研削する加工領域を有する。フロートパネルは、ガラス板の端部であって、研削部によって研削される端面を含む端部を非接触で支持する。フロートパネルは、ガラス板の主表面と直交する第1方向に沿って位置調整可能である。フロートパネルは、端部の主表面と対向するパネル表面と、パネル表面に形成される複数の流体噴出孔と、パネル表面に形成される複数の流体吸引孔とを有する。流体噴出孔は、パネル表面と対向する端部の主表面に向かって流体を噴出して、ガラス板に上向きの力を作用させる。流体吸引孔は、パネル表面と端部の主表面との間の空間から流体を吸引して、ガラス板に下向きの力を作用させる。制御部は、フロートパネルに対する研削手段の位置、上向きの力、および、下向きの力を調整して、端面を加工領域に導く。
本発明に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置は、精度良くガラス板端面を加工することができる。
実施形態に係るガラス板端面加工装置の概略図である 実施形態に係るガラス板の端面を加工する研削機構の外観図である。 研削ホイールの外観図である。 研削ホイールの断面図である。 フロートパネルによって非接触で支持されているガラス板の端部を示す図である。 図5に示されるフロートパネル近傍の拡大図である。 フロートパネルを鉛直方向に沿って上方から下方に向かって見た図である。 研削ホイールによって研削されるガラス板を示す外観図である。 研削ホイールによって研削されるガラス板を示す平面図である。 ガラス板端部の研削される部位を表す断面図である。 比較例としての、ガラス板端部の研削される部位を表す断面図である。 変形例Aに係る、ガラス板の上角部のみを面取りする研削機構を示す図である。 変形例Aに係る、ガラス板の下角部のみを面取りする研削機構を示す図である。 変形例Bに係る研削機構を示す図である。 変形例Cに係る、フロートパネルを鉛直方向に沿って上方から下方に向かって見た図である。
(1)ガラス板端面加工装置の構成
本発明に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置は、ガラス板の端面を加工するガラス板端面加工装置を用いる。図1は、ガラス板端面加工装置1の概略図である。ガラス板端面加工装置1は、ガラス板3を固定した状態で、ガラス板3の端面3aを研削する。ガラス板端面加工装置1によって加工されるガラス板3は、フロート法およびダウンドロー法等によって熔融ガラスから成形された板状のガラスを、所定の寸法に切断して得られる。ガラス板端面加工装置1は、特に、0.25mm以下の厚みを有するガラス板3の端面3aの加工に適している。ガラス板端面加工装置1によって加工されたガラス板3は、必要に応じて研磨等による端面加工がさらに行われ、洗浄工程および検査工程等を経て、製品として出荷される。
図1に示されるように、ガラス板端面加工装置1は、主として、金属定盤10および研削機構20を備える。金属定盤10は、ガラス板3の表面を吸着して、ガラス板3を固定する。ガラス板3は、ベルトコンベア等によって金属定盤10の上面に載せられる。金属定盤10の上面には多数の吸入孔が形成され、吸入孔の吸引力によって、ガラス板3が金属定盤10の上面に吸着固定される。また、金属定盤10の上面には、保護シートが貼り付けられている。ガラス板3がFPDに用いられる場合、ガラス板3の表面に形成される傷は、ガラス板3の品質を低下させる主な原因となる。保護シートは、ガラス板3の表面が金属定盤10の上面と直接接触することを防ぎ、ガラス板3の表面に傷が形成されることを抑制する。なお、ガラス板3の端面3aの近傍の部分は、金属定盤10の上面に吸着固定されない。ガラス板3が固定された金属定盤10は、ガラスガイド(図示せず)によって端面方向に沿って移動可能である。そのため、金属定盤10に固定されたガラス板3は、ガラスガイドによって端面方向に沿って移動可能である。
研削機構20は、ガラス板3の一対の端面3aのそれぞれと対向するように設置される。研削機構20は、研削ホイール21を有する。研削機構20は、金属定盤10によって固定されているガラス板3の端面3aを研削する。研削機構20は、ガラス板3の端面3aに向かって、回転している研削ホイール21を押し付ける。この状態で、ガラス板3を端面3aに沿って移動させることで、研削機構20は、端面3aを研削する。図1において、研削ホイール21が回転する方向、および、ガラス板3が移動する方向は、矢印で示されている。次に、研削機構20の構成および動作の詳細について説明する。
(2)研削機構の構成
図2は、ガラス板3の一方の端面3aを研削する研削機構20の外観図である。図2には、金属定盤10に固定された状態で金属定盤10と共に移動するガラス板3の移動方向が矢印で示されている。図2に示される研削機構20は、ガラス板3の他方の端面3aを研削する研削機構20と同じ構成および動作を有する。以下の説明において、「端面方向」は、ガラス板3の端面3aの長手方向であって、ガラス板3が移動する方向を意味する。「幅方向」は、ガラス板3の表面に沿う方向であって、端面方向に直交する方向を意味する。「鉛直方向」は、ガラス板3の表面に直交する方向を意味する。図面において、端面方向は「y軸」で示され、幅方向は「x軸」で示され、鉛直方向は「z軸」で示されている。鉛直方向に直交する平面を、「水平面」と呼ぶ。ガラス板3の表面は、水平面に平行である。
研削機構20は、主として、研削ホイール21と、フロートパネル22と、基体23と、移動機構24と、研削ホイール位置調節機構25と、制御部(図示せず)とから構成される。
(2−1)研削ホイール
研削ホイール21は、円盤形状の砥石である。図3は、研削ホイール21の外観図である。研削ホイール21は、円盤形状の上表面21a、円盤形状の下表面21b、および、上表面21aと下表面21bとを連結する側周面21cを有する。図3に示されるように、研削ホイール21の側周面21cには、凹部21dが形成されている。凹部21dは、側周面21cの全周に亘って形成されている溝である。研削ホイール21は、上表面21aの中心と下表面21bの中心とを結ぶ回転軸21eを中心に回転する。研削ホイール21の回転方向は、図1に示されるように、ガラス板3が移動する方向と反対の方向にガラス板3を移動させようとする方向である。なお、研削ホイール21は、複数の凹部21dを有していてもよい。
研削ホイール21は、メタルボンド砥石で成形されている。メタルボンド砥石は、複数種類の金属の粉末、または、合金の粉末を、鉄系の結合剤で固めて焼結し、焼結体の表面に砥粒を固定して製造される砥石である。砥粒は、ダイヤモンド、酸化アルミニウムおよび炭化ケイ素等の微小な粒である。メタルボンド砥石は、形状の保持力が高い砥石である。メタルボンド砥石は、例えば、ダイヤモンドホイールである。研削ホイール21がダイヤモンドホイールである場合、ダイヤモンド砥粒の粒度は、♯400〜#1200であることが好ましい。研削ホイール21は、図示されない駆動モータによって回転駆動する。
図4は、研削ホイール21の凹部21dの近傍の拡大断面図である。図4は、回転軸21eを含む平面で研削ホイール21を切断した断面の一部を表す。図4に示されるように、凹部21dの断面形状は、上表面21aと下表面21bとの中間にある仮想的な平面である中間面21fに対して対称な形状を有している。凹部21dの表面は、上内面21gと、中央内面21hと、下内面21iとから構成される。上内面21gは、凹部21dより上方に位置する側周面21cと隣接する面である。下内面21iは、凹部21dより下方に位置する側周面21cと隣接する面である。中央内面21hは、上内面21gおよび下内面21iと隣接する面である。中央内面21hは、凹部21dの溝の底面に相当する。
研削ホイール21の凹部21dは、ガラス板3の端面3aが加工される加工領域である。図4には、参考として、研削ホイール21によって研削される前のガラス板3の断面の一部が示されている。ガラス板3は、端面3aと、上側の主表面である上面3bと、下側の主表面である下面3cとを有する。ガラス板3の端面3aは、上面3bと下面3cとを接続する面である。後述するように、上面3bと端面3aとの間の角部である上角部3dは、研削ホイール21の凹部21dの上内面21gによって面取りされ、下面3cと端面3aとの間の角部である下角部3eは、研削ホイール21の凹部21dの下内面21iによって面取りされる。以下、上角部3dおよび下角部3eを含み、かつ、端面3aの近傍の部分を、ガラス板3の端部3fと呼ぶ。
(2−2)フロートパネル
フロートパネル22は、金属定盤10の幅方向両側にそれぞれ設置されている。すなわち、フロートパネル22は、金属定盤10と各研削ホイール21との間に設置されている。フロートパネル22は、ガラス板3の端部3fを非接触で支持して、端部3fを研削ホイール21の凹部21dに導くための装置である。フロートパネル22の鉛直方向の位置は、フロートパネル位置調節機構(図示せず)によって調節可能である。フロートパネル22の鉛直方向の位置は、ガラス板端面加工装置1の使用前に予め調節されている。図5は、フロートパネル22によって非接触で支持されている端部3fを示す図である。図5は、図4に示される研削機構20をy軸に沿って見た図に相当する。図5に示されるように、フロートパネル22の上方において、ガラス板3の端部3fは、フロートパネル22と接触することなく支持されている。端部3fとフロートパネル22との間の隙間の鉛直方向の寸法は、例えば5μm〜40μmであり、好ましくは10μ〜30μmであり、より好ましくは15μ〜30μmである。図6は、図5に示されるフロートパネル22近傍の拡大図である。
フロートパネル22は、非接触で支持されている端部3fの下面3cと対向するパネル表面22aと、パネル表面22aに形成される複数の流体噴出孔22bと、パネル表面22aに形成される複数の流体吸引孔22cとを有する。流体噴出孔22bは、パネル表面22aと対向する下面3cに向かって第1流体F1を噴出する。流体吸引孔22cは、パネル表面22aと下面3cとの間の空間から第2流体F2を吸引する。第1流体F1および第2流体F2は、共に、純水である。なお、第1流体F1および第2流体F2は、それぞれ、他の液体または気体であってもよい。
流体噴出孔22bは、端部3fに鉛直方向上向きの力を与える作用を有する。流体吸引孔22cは、端部3fに鉛直方向下向きの力を与える作用を有する。流体噴出孔22bおよび流体吸引孔22cは、端部3fに鉛直方向の力を作用させて、端部3fの端面3aの鉛直方向の位置、および、端部3fの形状を安定させる。また、フロートパネル22は、流体噴出孔22bから噴出される第1流体F1、および、流体吸引孔22cに吸入される第2流体F2の流量を制御することで、端部3fの端面3aの鉛直方向の位置を調節することができる。端面3aの鉛直方向の位置の調整可能範囲は、最大30μmである。端部3fの下面3cとパネル表面22aとの間の間隔が小さいほど、端部3fが支持される力が強い。
図7は、フロートパネル22を鉛直方向に沿って上方から下方に向かって見た図である。図7に示されるフロートパネル22は、多孔質体から成形される。多孔質体の材質は、セラミックス、カーボンおよびアルミニウム等の、高温および高圧の液体および気体に対する高い耐久性を有する材質である。流体噴出孔22bは、パネル表面22aに形成される、多孔質体の細孔である。流体吸引孔22cは、ドリル等を用いてパネル表面22aに形成される孔であり、図7において白丸で示されている。流体吸引孔22cの径は、多孔質体の細孔の径より大きく、0.3mm〜1.0mmである。流体噴出孔22bは、パネル表面22aの全体に形成されている。流体吸引孔22cは、幅方向および端面方向における複数の位置に形成されている。すなわち、流体噴出孔22bおよび流体吸引孔22cは、幅方向および端面方向の両方において広がりを持って配置されている。
図7では、流体吸引孔22cは、パネル表面22aにおいて格子点位置に形成されている。幅方向における流体吸引孔22cの間隔d1、および、端面方向における流体吸引孔22cの間隔d2は、ガラス板3の厚さ等に応じて適宜に設定される。例えば、ガラス板3の厚さが0.5mmの場合、間隔d1,d2は18mmに設定され、ガラス板3の厚さが0.25mmの場合、間隔d1,d2は4mmに設定されてもよい。
(2−3)基体
基体23は、移動機構24、研削ホイール位置調節機構25およびカウンターウエイト(図示せず)を有する。カウンターウエイトは、研削ホイール21を水平面内において移動させる動力を発生する機構である。カウンターウエイトは、例えば、研削ホイール21の凹部21dの表面をガラス板3の端面3aに押し付け、または、研削ホイール21の凹部21dの表面をガラス板3の端面3aから離す。
(2−4)移動機構
移動機構24は、基体23に固定され、基体23を端面方向および幅方向に沿って移動させる。移動機構24は、研削機構20を端面方向および幅方向に沿って移動させて、研削ホイール21の水平面内の位置を調節する。なお、本実施形態では、ガラス板3の端面3aの加工時において、移動機構24の位置は固定されている。
(2−5)研削ホイール位置調節機構
研削ホイール位置調節機構25は、基体23に固定され、研削ホイール21を鉛直方向に沿って移動させる。研削ホイール位置調節機構25は、研削ホイール2の鉛直方向の位置を調節する。
(2−6)制御部
制御部は、主として、CPU、ROM、RAMおよびハードディスク等から構成されているコンピュータである。制御部は、研削機構20の駆動モータおよびカウンターウエイト等に接続されている。制御部は、ROM、RAMまたはハードディスク等に記憶されているプログラムおよびデータに基づいて、制御部に接続されている構成要素の制御を行う。例えば、制御部は、駆動モータを制御して、研削ホイール21の回転速度を調節する。制御部は、カウンターウエイトを制御して、研削ホイール21の水平面内の位置を調節し、研削ホイール21がガラス板3の端面3aに与える力を調節する。制御部は、フロートパネル22の鉛直方向の位置、流体噴出孔22bから噴出される第1流体F1の流量、および、流体吸引孔22cに吸入される第2流体F2の流量を制御する。
(3)ガラス板端面加工装置の動作
ガラス板端面加工装置1が、ガラス板3の端面3aを研削して、上角部3dおよび下角部3eを面取りする工程について説明する。最初に、ガラス板3が、金属定盤10によって吸着固定される。図5に示されるように、ガラス板3の端部3fは、金属定盤10によって吸着固定されていない。図5に示されていないガラス板3の他方の端部も、金属定盤10によって吸着固定されていない。ガラス板3の幅方向の両端部であって、金属定盤10の上面と接触していない部分の幅方向の寸法である非接触端部寸法Lは、15mm〜40mmである。このとき、フロートパネル22のパネル表面22aの鉛直方向の位置は、ガラス板3の下面3cより下方となるように予め調節されている。なお、非接触端部寸法Lは、研削ホイール21とガラス板3との間の研削抵抗と、ガラス板3の剛性とのバランスから決定されることが好ましい。例えば、ディスプレイ用ガラス基板であるガラス板3の加工においては、非接触端部寸法Lは、ガラス板3の厚みに応じて決定されてもよい。ガラス板3の厚みが大きいほど、ガラス板3の剛性は高くなる。具体的には、ガラス板3の厚みが0.5mmの場合、非接触端部寸法Lを30mm〜40mmに設定し、ガラス板3の厚みが0.4mmの場合、非接触端部寸法Lを25mm〜35mmに設定し、ガラス板3の厚みが0.3mmの場合、非接触端部寸法Lを15mm〜20mmに設定してもよい。
次に、研削ホイール位置調節機構25によって、研削ホイール21の鉛直方向の位置が調節され、フロートパネル位置調節機構によって、フロートパネル22の鉛直方向の位置が調節される。研削ホイール21およびフロートパネル22の鉛直方向の位置は、ガラス板3の鉛直方向(厚さ方向)の中心位置と、研削ホイール21の凹部21dの鉛直方向の中心位置とが一致するようにして、ガラス板3の上面3bの研削量と、ガラス板3の下面3cの研削量とが等しくなるように、調節される。例えば、フロートパネル22によってガラス板3に作用する上向きの力と下向きの力とを調整することで、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置を所定の位置に安定的に調整することができる。また、フロートパネル22に対する端面3aの加工ポイントの鉛直方向の位置を、研削ホイール21の位置調整機構25により調整することができる。調節後、研削ホイール21およびフロートパネル22の鉛直方向の位置は、固定される。なお、研削ホイール21およびフロートパネル22の鉛直方向の位置は、テスト用のガラス板3を研削して、上面3bおよび下面3cの研削量を測定することで調節されてもよい。
次に、ガラスガイドによって、ガラス板3を固定する金属定盤10が移動して、ガラス板3の端面方向の位置が調節される。これにより、金属定盤10に固定されているガラス板3の端面3aは、固定されている研削ホイール21に対して端面方向に相対移動する。このとき、ガラス板3の端部3fは、フロートパネル22によって非接触で支持されている。研削ホイール21が端面3aと接触する際に、ガラス板3の端部3fは、フロートパネル22によって研削ホイール21の凹部21dに導かれる。このように、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置は、フロートパネル22によって安定的に支持され、加工領域である研削ホイール21の凹部21dに端面3aが導かれるように保持される。上述したように、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置は、ガラス板3の上面3bの研削量と、ガラス板3の下面3cの研削量とが等しくなるように、予め調節されている。このように、フロートパネル22に対する研削ホイール21の凹部21dの位置、および、フロートパネル22によりガラス板3に作用する上向きの力や下向きの力を調整することで、ガラス板3の端面3aは、加工領域である凹部21dに精度良く導かれる。
次に、フロートパネル22によって鉛直方向の位置が固定された端面3aが、研削ホイール21によって研削される。ガラス板3の端面3aは、研削ホイール21の側周面21cに形成される凹部21dに入り、凹部21dの表面である上内面21g、中央内面21hおよび下内面21iと接触する。このとき、研削ホイール21がガラス板3の端面3aを押し付ける力が発生しているので、ガラス板3の端面3aは、研削ホイール21の凹部21dの表面21g,21h,21iから力を受けている。その結果、ガラス板3の端面3aは、研削ホイール21の凹部21dによって研削される。図8は、研削ホイール21によって研削されるガラス板3を示す外観図である。図9は、研削ホイール21によって研削されるガラス板3を示す平面図である。図8および図9において、研削ホイール21が回転する方向、および、ガラス板3が移動する方向は、矢印で示されている。
なお、研削ホイール21の代わりに樹脂ボンド材を用いた樹脂ホイール21を使用する場合、初回使用時において、樹脂ホイール21の側周面21cに凹部21dが形成されていなくてもよい。この場合、凹部21dは、樹脂ホイール21によるガラス板3の端面加工によって形成されてもよい。具体的には、凹部21dを有さない樹脂ホイール21を、ガラス板3の端面3aに向かって、過度の力を加えて押し付けることで、樹脂ホイール21の側周面21cを故意に磨耗させて、側周面21cに凹部21dを形成してもよい。このとき、凹部21dの所望の形状に合わせて端面3aが予め加工されたガラス板3を用いることができる。
図10は、ガラス板3の端部3fの研削される部位が示された、ガラス板3の端部3fの断面図である。図10において、点線でハッチングされている領域は、研削ホイール21によって研削されて除去される部分である。ガラス板3の上角部3dは、研削ホイール21の凹部21dの上内面21gと接触し、ガラス板3の下角部3eは、研削ホイール21の凹部21dの下内面21iと接触する。これにより、ガラス板3の上角部3dおよび下角部3eは、研削ホイール21から力を受けて、面取りされる。
図10に示されるように、ガラス板3の上面3bおよび下面3cの一部は、研削ホイール21によって研削される。以下、上面3bの高さ位置において研削された部分の幅方向の寸法を、第1研削幅W1と呼び、下面3cの高さ位置において研削された部分の幅方向の寸法を、第2研削幅W2と呼ぶ。言い換えると、第1研削幅W1は、ガラス板3の上面3bに含まれ、かつ、研削ホイール21による端面3aの研削によって除去される領域の幅方向の寸法であり、第2研削幅W2は、ガラス板3の下面3cに含まれ、かつ、研削ホイール21による端面3aの研削によって除去される領域の幅方向の寸法である。また、第1研削幅W1と第2研削幅W2との間の差を、面幅差Dと呼ぶ。
フロートパネル22は、面幅差Dができるだけ小さくなるように、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置を調節して、ガラス板3の端部3fを研削ホイール21の凹部21dに導く効果を有する。具体的には、フロートパネル22は、面幅差Dが50μm以下、好ましくは20μm以下となるように、ガラス板3の端部3fを研削ホイール21の凹部21dに導くことが好ましい。そのために、研削ホイール21によってガラス板3の端面3aを研削する前に、研削ホイール21の中間面21fの鉛直方向の位置が、フロートパネル22によって非接触で支持されているガラス板3の端面3aの鉛直方向中央の高さ位置と一致するように、研削ホイール21およびフロートパネル22の鉛直方向の位置が調節される。これにより、ガラス板端面加工装置1は、精度良くガラス板3の端面3aを加工することができる。
なお、加工後のガラス板3の端部3fの面幅差Dは、10μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましい。また、加工後のガラス板3の端部3fの面幅差Dは、ガラス板3の厚みに応じて決定されてもよい。例えば、面幅差Dは、ガラス板3の厚みの10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。
(4)特徴
本実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、フロート法およびダウンドロー法等によって熔融ガラスから成形され、製品サイズの寸法に切断されたガラス板3の端面3aを研削する。ガラス板3の切断面である端面3aには、ガラス板3の割れおよび欠けの原因となり得る微小の凹凸およびクラックが形成されやすい。ガラス板3の端面3aを研削して、ガラス板3を面取りすることで、微小の凹凸およびクラックの発生が抑制される。ガラス板端面加工装置1は、研削ホイール21をガラス板3の端面3aに押し当てた状態で、ガラス板3を端面3aに沿って移動させて、端面3aを研削する。
ガラス板端面加工装置1は、ガラス板3の端面3aを研削する前に、鉛直方向における研削ホイール21と端面3aとの間の位置関係を調節する。具体的には、ガラス板端面加工装置1は、研削ホイール21の中間面21fの鉛直方向の位置が、フロートパネル22によって非接触で支持されるガラス板3の鉛直方向中央の高さ位置となるように、研削ホイール21およびフロートパネル22の鉛直方向の位置を予め調節する。これにより、鉛直方向において、研削ホイール21の中間面21fの位置が、フロートパネル22によって支持されているガラス板3の上面3bと下面3cとの中間にある仮想的な平面の位置となるように、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置が設定される。その結果、第1研削幅W1と第2研削幅W2との間の差である面幅差Dができるだけ小さくなるように、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置が自動的に設定される。これにより、研削ホイール21によって研削されたガラス板3の断面形状は、図10に示されるように、ガラス板3の上面3bと下面3cとの中間にある仮想的な平面に対して、実質的に対称となる。
ここで、比較例として、面幅差Dが比較的大きい場合における、研削されたガラス板3の断面形状を図11に示す。図11に示されるように、面幅差Dが大きい場合、研削ホイール21によって研削されたガラス板3の断面形状は、ガラス板3の上面3bと下面3cとの中間面に対して、実質的に対称とならない。この場合、研削されたガラス板3の端面3aをさらに研磨する際に、端面3aの一部が研磨されず、端面3a全体が研磨されない可能性がある。端面3aの未研磨の部分からは、ガラスの微小な粒子が生じやすい。そのため、端面3a全体が研磨されないと、製品としてのガラス板3の品質が低下するおそれがある。また、ガラス板3の断面形状が中間面に対して実質的に対称とならない場合、ガラス板3の上面3bの加工量が設計値よりも大きくなる結果、設計通りの曲げ強度が得られず、製品としてのガラス板3の強度が低下するおそれがある。
従って、ガラス板端面加工装置1は、ガラス板3の端面3aを研削ホイール21で研削する前に、研削ホイール21と端面3aとの間の鉛直方向における位置関係を、研削ホイール位置調節機構25、フロートパネル位置調整機構(図示せず)およびフロートパネル22によって調節することで、ガラス板3の断面形状が中間面に対して実質的に対称となるように精度良く加工することができる。これにより、製品としてのガラス板3の品質を向上させることができる。
また、ガラス板端面加工装置1は、フロートパネル22を用いて、ガラス板3の端部3fの上面3bおよび下面3cに他の部材を接触させることなく、ガラス板3の端部3fの鉛直方向の位置を調節することができる。従って、ガラス板端面加工装置1は、研削機構20による加工後のガラス板3の端部3fの上面3bおよび下面3cの状態を良好に保つことができる。
また、ガラス板3の端部3fは、流体噴出孔22bから噴出される第1流体F1、および、流体吸引孔22cに吸引される第2流体F2によって支持されている。フロートパネル22のパネル表面22aには、流体噴出孔22bおよび流体吸引孔22cが、幅方向および端面方向における複数の位置に形成されている。そのため、ガラス板3の端部3fは、幅方向における複数の支持ポイントにおいて支持されており、幅方向における1つの支持ポイントで支持されている場合に比べて、支持ポイントにおけるガラス板3の反りや、ガラス板3にかかる応力が小さい。すなわち、フロートパネル22によってガラス板3の端部3fを非接触で支持することで、端部3fの上面3bおよび下面3cに形成される凹凸が抑えられる。その結果、端部3fの形状に起因する、端部3fの端面3aの鉛直方向の位置の誤差が抑えられる。
従って、ガラス板端面加工装置1は、フロートパネル22によってガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置精度を高くして、上述の面幅差Dを小さくすることができる。特に、厚さが0.25mm以下の薄型のガラス板3の端面加工の場合、ガラス板3が撓みやすいため、金属定盤10に固定されていない端部3fの反りを抑えることが重要である。そのため、ガラス板端面加工装置1は、薄型のガラス板3の端面加工に特に適している。
(5)変形例
(5−1)変形例A
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、ガラス板3を金属定盤10に固定した状態で、ガラス板3を端面方向に移動させて、ガラス板3の端面3aを研削する。研削ホイール21が端面3aと接触する前に、ガラス板3の端部3fは、フロートパネル22によって研削ホイール21の凹部21dに導かれる。ガラス板3の端面3aは、凹部21dの表面である上内面21g、中央内面21hおよび下内面21iと接触する。これにより、ガラス板3の上角部3dおよび下角部3eは、同時に面取りされる。
しかし、ガラス板3の上角部3dおよび下角部3eは、同時に面取りされなくてもよい。例えば、最初にガラス板3の上角部3dのみが面取りされ、次にガラス板3の下角部3eのみが面取りされてもよい。図12は、ガラス板3の上角部3dのみを面取りする研削機構120aを示す。図13は、ガラス板3の下角部3eのみを面取りする研削機構120bを示す。図12および図13は、y軸方向に沿って見た図である。研削機構120aは、研削ホイール121aおよびフロートパネル122aを有し、研削機構120bは、研削ホイール121bおよびフロートパネル122bを有する。
図12では、フロートパネル122aの上方において、ガラス板3がフロートパネル122aと接触せずに支持されている。ガラス板3の端面3aは、フロートパネル122aによって支持されているので、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置精度が高い。研削ホイール121aは、ガラス板3の上方に設置され、ガラス板3の上角部3dのみを研削する。研削ホイール121aは、上角部3dと接触する傾斜部123aを有している。ガラス板3の厚さ方向の研削量は、ガラス板3の厚さの10%〜20%が好ましい。ガラス板3の端面3aが、カッターホイールによるメカニカルスクライブにより切断された端面3aを有する場合も、ガラス板3の厚さの10%〜20%を研削することで、スクライブ線のクラックを除去することができる。
図13では、フロートパネル122bの上方において、ガラス板3がフロートパネル122bと接触せずに支持されている。ガラス板3の端面3aは、フロートパネル122bによって支持されているので、ガラス板3の端面3aの鉛直方向の位置精度が高い。研削ホイール121bは、ガラス板3の下方に設置され、ガラス板3の下角部3eのみを研削する。研削ホイール121bは、下角部3eと接触する傾斜部123bを有している。
(5−2)変形例B
実施形態に係るガラス板端面加工装置1では、フロートパネル22の上方において、ガラス板3は、フロートパネル22と接触することなく支持されている。しかし、フロートパネル22の下方において、ガラス板3は、フロートパネル22と接触することなく支持されてもよい。図14は、本変形例の研削機構220を示す。図14は、y軸方向に沿って見た図である。図14には、ガラス板3の下方に設置されているフロートパネル222が示されている。フロートパネル222の下面であるパネル表面222aは、ガラス板3の端部3fの上面3bと対向している。
(5−3)変形例C
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、多孔質体から成形されるフロートパネル22を有し、ガラス板3に上向きの力を作用させる流体噴出孔22bは、多孔質体の細孔である。しかし、流体噴出孔22bは、流体吸引孔22cと同様に、ドリル等を用いてパネル表面22aに形成される孔であってもよい。
図15は、本変形例のフロートパネル322を鉛直方向に沿って上方から下方に向かって見た図である。フロートパネル322のパネル表面322aには、複数の流体噴出孔322bおよび複数の流体吸引孔322cが形成されている。図15において、流体噴出孔322bは、黒丸で示され、流体吸引孔322cは、白丸で示されている。図15では、流体噴出孔322bおよび流体吸引孔322cは、パネル表面322aにおいて格子点位置に形成されている。流体噴出孔322bの径は、多孔質体の細孔の径より大きい。流体噴出孔322bは、幅方向および端面方向における複数の位置に形成されている。すなわち、流体噴出孔322bは、幅方向および端面方向の両方において広がりを持って配置されている。流体吸引孔322cは、実施形態の流体吸引孔22cと同じである。流体噴出孔322bおよび流体吸引孔322cは、幅方向において交互に配置されている。
(5−4)変形例D
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、ガラス板3を金属定盤10に固定した状態で、ガラス板3を端面方向に移動させて、ガラス板3の端面3aを研削する。しかし、ガラス板3の端面3aを研削する際に、ガラス板3は固定されていなくてもよい。例えば、金属定盤10の代わりに、ガラス板3の下面3cに空気を吹き付けてガラス板3を浮上させる装置を用いて、ガラス板3全体が、ガラス板3のガイド部材以外、何物とも接触していない状態で、ガラス板3を端面方向に沿って搬送してもよい。
(5−5)変形例E
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、研削ホイール21を有する研削機構20が固定された状態で、ガラス板3が固定された金属定盤10をガラスガイドによって端面方向に移動させて、ガラス板3の端面3aを研削する。しかし、他の方法を用いることによって、研削ホイール21と端面3aとを端面方向に沿って相対的に移動させて、ガラス板3の端面3aを研削してもよい。例えば、ガラス板3を固定している金属定盤10を固定して、かつ、研削ホイール21を有する研削機構20の端面方向の位置を移動機構24によって変化させてもよい。この場合においても、回転している研削ホイール21は、ガラス板3の端面3aに接触しながら、端面方向に沿って端面3aに対して相対的に移動することができる。そのため、研削ホイール21は、ガラス板3の端面3aを研削することができる。なお、金属定盤10および研削機構20の両方を、端面方向に沿って互いに相対的に移動させて、ガラス板3の端面3aを研削してもよい。
(5−6)変形例F
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、メタルボンド砥石で成形された研削ホイール21を有している。しかし、研削ホイール21は、弾性砥石で成形されてもよい。弾性砥石は、硬い粒である砥粒を、弾性を有する軟らかい結合材で結び付けて成形した砥石である。砥粒は、ダイヤモンド、酸化アルミニウムおよび炭化ケイ素等の微小な粒である。結合材は、ポリビニルアルコールおよびポリウレタン等の軟質樹脂である。弾性砥石は、結合材から構成されるスポンジ構造の内部に、無数の砥粒が保持されている構造を有している。
(5−7)変形例G
実施形態に係るガラス板端面加工装置1は、研削ホイール21によって研削されたガラス板3の端面3aを研磨する研磨機構をさらに備えてもよい。研磨機構は、弾性砥石で成形された研磨ホイールを用いて、端面3aを研磨する。研磨ホイールの砥粒は炭化ケイ素が好ましく、炭化ケイ素砥粒の粒度は♯400〜#1200であることが好ましい。研磨ホイールの砥粒を結び付ける結合剤は、柔軟性および弾性を有するポリウレタン系の樹脂結合剤であることが好ましい。研磨機構は、端面3aを研磨する前に、研磨ホイールと端面3aとの間の鉛直方向における位置関係を調節してもよい。
ガラス板端面加工装置1は、ガラス板3の端面3aを研削ホイール21で研削する前に、研削ホイール21と端面3aとの間の鉛直方向における位置関係を調節することで、ガラス板3の端面3aを均一に研削することができる。これにより、研磨機構は、研削された端面3aを均一に研磨することができる。その結果、ガラス板端面加工装置1によって加工されたガラス板3の端面3aは、未研磨の部分をほとんど有さないので、加工されたガラス板3からは、ガラスの微小な粒子が生じにくい。従って、ガラス板端面加工装置1は、製品としてのガラス板3の品質を向上させることができる。
なお、ガラス板端面加工装置1によって研削および研磨されたガラス板3の端面3aは、その全体において、0.1μm未満のRaを有することが確認された。また、端面3aを研磨する前に、研磨ホイールと端面3aとの間の鉛直方向における位置関係を調節した場合、ガラス板端面加工装置1によって研削および研磨されたガラス板3の端面3aは、その全体において、0.08μm未満のRaを有することが確認された。
3 ガラス板
3a ガラス板の端面
3b ガラス板の上面(ガラス板の主表面)
3c ガラス板の下面(ガラス板の主表面)
3f ガラス板の端部
10 金属定盤(固定部)
20 研削機構(研削部)
21 研削ホイール(研削手段)
21d 凹部(加工溝)
22 フロートパネル
22a パネル表面
22b 流体噴出孔
22c 流体吸引孔
F1 第1流体(流体)
F2 第2流体(流体)
W1 第1研削幅
W2 第2研削幅
D 面幅差
特開2002−160147号公報

Claims (5)

  1. ガラス板の端面と対向するように配置されている研削手段を前記端面に接触させながら、前記研削手段と前記ガラス板とを前記端面の長手方向に沿って相対的に移動させて、前記研削手段の加工領域において前記端面を研削する研削工程と、
    前記ガラス板の端部であって、前記研削工程において研削される前記端面を含む前記端部を、前記ガラス板の主表面と直交する第1方向に沿って位置調整可能であるフロートパネルを用いて、非接触で支持する端部支持工程と、
    を備え、
    前記主表面は、水平面に平行であり、
    前記フロートパネルは、
    前記端部の前記主表面と対向するパネル表面と、
    前記パネル表面に形成され、前記パネル表面と対向する前記端部の前記主表面に向かって流体を噴出し、前記ガラス板に上向きの力を作用させる複数の流体噴出孔と、
    前記パネル表面に形成され、前記パネル表面と前記端部の前記主表面との間の空間から前記流体を吸引し、前記ガラス板に下向きの力を作用させる複数の流体吸引孔と、
    を有し、
    前記端部支持工程は、前記フロートパネルに対する前記研削手段の位置、前記上向きの力、および、前記下向きの力を調整して、前記端面を前記加工領域に導き、
    前記フロートパネルは、多孔質体から成形され、
    前記流体噴出孔は、前記多孔質体の細孔であり、
    前記流体吸引孔は、前記長手方向、および、前記長手方向および前記第1方向に直交する第2方向における複数の位置に形成されている、
    ガラス板の製造方法。
  2. 前記端部支持工程は、前記ガラス板の上側の前記主表面に含まれ、前記研削工程における前記端面の研削によって除去される領域の前記第2方向の寸法である第1研削幅、および、前記ガラス板の下側の前記主表面に含まれ、前記研削工程における前記端面の研削によって除去される領域の前記第2方向の寸法である第2研削幅に関して、前記第1研削幅と前記第2研削幅との差である面幅差を小さくするように、前記端部を支持する、
    請求項に記載のガラス板の製造方法。
  3. 前記研削手段は、前記加工領域を有する加工溝が形成された研削ホイールであり、
    前記端部支持工程は、前記ガラス板の前記第1方向の中心と、前記加工溝の前記第1方向の中心とが、前記加工領域において一致するように、前記端面を前記加工領域に導く、
    請求項1または2に記載のガラス板の製造方法。
  4. 前記ガラス板は、0.25mm以下の厚みを有する、
    請求項1からのいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。
  5. ガラス板の端面と対向するように配置され、前記端面と接触しながら、前記端面の長手方向に沿って前記ガラス板に対して相対的に移動することで前記端面を研削する加工領域を有する研削部と、
    前記ガラス板の端部であって、前記研削部によって研削される前記端面を含む前記端部を非接触で支持し、かつ、前記ガラス板の主表面と直交する第1方向に沿って位置調整可能であるフロートパネルと、
    制御部と、
    を備え、
    前記主表面は、水平面に平行であり、
    前記フロートパネルは、
    前記端部の前記主表面と対向するパネル表面と、
    前記パネル表面に形成され、前記パネル表面と対向する前記端部の前記主表面に向かって流体を噴出し、前記ガラス板に上向きの力を作用させる複数の流体噴出孔と、
    前記パネル表面に形成され、前記パネル表面と前記端部の前記主表面との間の空間から前記流体を吸引し、前記ガラス板に下向きの力を作用させる複数の流体吸引孔と、
    を有し、
    前記制御部は、前記フロートパネルに対する前記研削手段の位置、前記上向きの力、および、前記下向きの力を調整して、前記端面を前記加工領域に導き、
    前記フロートパネルは、多孔質体から成形され、
    前記流体噴出孔は、前記多孔質体の細孔であり、
    前記流体吸引孔は、前記長手方向、および、前記長手方向および前記第1方向に直交する第2方向における複数の位置に形成されている、
    ガラス板の製造装置。
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