JP6868888B2 - 脆性基板スクライバー用粉塵除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、脆性を有する各種基板を切断するために使用されるスクライバーに関するものであって、より詳細には、スクライブ時に発生する粉塵を除去することができる脆性基板スクライバー用粉塵除去装置に関する。

ガラス基板を含む様々な脆性基板を必要なサイズに切断するための道具としてスクライビングホイールを備えたスクライバーが使用されている。スクライバーは、スクライビングホイールを基板の表面に圧接させた状態で荷重を加えつつ走行させて、基板の表面にスクライブラインを形成する。スクライブラインが形成された後には、スクライブラインを中心に、基板に曲げ力を印加して切断する分断過程が進行される。

スクライビングホイールは、スクライブヘッドの下端部に支持された状態で基板に対して転がり運動してスクライブラインを形成するが、このとき、大量の粉塵が発生する。粉塵とは例えばガラス粉で、基板から分離された微細な基板の粒子が飛ぶ。

このような粉塵は、スクライブヘッド自体はもちろん、ヘッド周辺を汚染し、作業の精度を低下させる原因となり、さらに、作業者の呼吸器に入り込み、産業災害を引き起こすこともある。

このような問題を解決するために、真空吸着装置を用いて粉塵を吸い取ったり、またはエアを噴射して粉塵を飛ばしたり、またはブラッシングするなどの方法が提案されているが、不規則に飛散しながら発生する粉塵を満足に除去することには限界があった。

例えば、特許文献１には、ノズルベースとカバーと取付部で組立構成されたノズルが開示されているが、このノズルを用いて粉塵を完璧に除去することはできなかった。その理由は、噴出された空気の排出が滑らかではないからである。
前記従来の集塵機において、空気の排出通路は、半トラック状溝と貫通孔であるが、半トラック状溝は、貫通孔の半分だけカバーするため、貫通孔の上部に上がってきた空気と粉塵の一部分は、半トラック状溝に入ることができず、大気中にそのまま排出されてしまう。

韓国登録特許公報第１０−１２５６０９２号

本発明は、前記問題点を解消しようと創出したものであって、スクライビングホイールの周辺を囲むエアカーテンを形成して粉塵の流失がなく、また、エアカーテンをなす空気の運動エネルギーを用いて粉塵を基板からリフティングさせると同時に排出するので、粉塵除去が迅速で除去効率に優れた脆性基板スクライバー用粉塵除去装置を提供できる。

また、本発明は、エアカーテンを形成する空気の流速を必要に応じて調節することができるので、粉塵パーティクルの重さに合わせて流速を最適調節することにより、基板の種類やスクライブ作業特性に関係なく、完璧な粉塵除去が可能となる。

本発明の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置は、スクライビングホイールを下向通過させるヘッド通路を備え、空気を噴出させて前記スクライビングホイールを囲むエアカーテンを形成すると共に、スクライブ時に発生する粉塵を基板からリフティングさせる粉塵リフティング部と、前記粉塵リフティング部に空気を供給する空気供給手段と、前記粉塵リフティング部に供給される空気の流動量を制御して、前記粉塵リフティング部から噴出する空気の流速を調節する流速調節部と、前記粉塵リフティング部の作用によってリフティングされた粉塵を空気と共に前記エアカーテンの内側領域から真空力が印加される出口ポートを通過して外部に排出する排出手段と、を含むことを特徴とする。

また、前記粉塵リフティング部は、基板に対して水平をなすプレートの形態を取り、前記空気供給手段を通じて供給された空気を受け入れるエアチャンバーと、前記エアチャンバー内の空気を基板に向けて吐出する空気噴出部と、を有するベースプレートを含んでいてもよい。

また、前記空気噴出部は、前記ヘッド通路の周辺に形成され、前記エアチャンバー内の空気を前記スクライビングホイール側に偏向するように噴出する多数の噴射孔または噴射スリットを含んでいてもよい。

また、前記エアチャンバーは、前記ヘッド通路を囲むように延びて、上部に開放されるトレンチ型溝であり、前記粉塵リフティング部には、前記ベースプレートの上面に固定されることによって前記エアチャンバーを密閉するとともに、前記空気供給手段を通じて供給された空気を前記エアチャンバーに誘導する多数の給気路を有するカバープレートがさらに備えられていてもよい。

また、前記カバープレートには、リフティングされた粉塵と空気を通過させて前記排出手段に誘導するメイン排出口及び排出誘導路が設けられていてもよい。

前記のように構成される本発明の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置は、スクライビングホイールの周辺を囲むエアカーテンを形成して粉塵の流失がなく、また、エアカーテンをなす空気の運動エネルギーを用いて粉塵を基板からリフティングさせると同時に排出するので、粉塵除去が迅速で除去効率に優れている。

また、本発明の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置は、エアカーテンを形成する空気の流速を必要に応じて調節することができるので、粉塵パーティクルの重さに合わせて流速を最適調節することにより、基板の種類やスクライブ作業特性に関係なく、完璧な粉塵除去が可能である。

本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置が適用されたスクライバーの全体的な様態を示した斜視図である。 本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置の作動原理を説明するための側面図である。 図１に示した脆性基板スクライバー用粉塵除去装置の粉塵リフティング部の構造を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置における空気の流動経路を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置における空気の流動経路を説明するための図である。 図３に示した粉塵リフティング部の構造を説明するために示した部分切除斜視図である。 図３に示した粉塵リフティング部の構造を説明するために示した部分切除斜視図である。 図３に示した粉塵リフティング部の他の例を示した図である。

以下、本発明に係る一実施例を添付の図面を参照して、より詳細に説明することにする。
図１は、本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置が適用されたスクライバーの全体的な様態を示した斜視図である。図２は、図１に示した脆性基板スクライバー用粉塵除去装置の作動原理を説明するための側面図であり、図３は、図１に示した脆性基板スクライバー用粉塵除去装置の粉塵リフティング部の構造を説明するための図である。

本実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置は、スクライバー１１を構成するヘッド部４７の下部に設置され、スクライブ時に発生する粉塵を吸気して外部に排出するものであって、スクライビングホイールを囲むエアカーテンを形成して、特にエアカーテンをなす空気の噴出圧力、すなわち運動エネルギーを調節することができるという特徴を有する。

図示のように、本実施例に係る粉塵除去装置は、一定厚さを有する垂直のフレーム１３の下端部に固定される粉塵リフティング部５１と、粉塵リフティング部５１に空気を供給する空気供給手段と、空気供給手段を通じて供給される空気の流速を調節する流速調節スイッチ１７と、粉塵リフティング部５１によりリフティングされた粉塵を空気と共に排出する排出手段を含む。

まず、フレーム１３は、一定厚さを有する平板の形態を取り、スクライブ装置（不図示）を構成するボディ（不図示）に固定される部材であって、基板Ａに対して垂直をなして支持力を提供する。

また、フレーム１３の図面上の前面には、２組のヘッド部４７が左右に配置されている。ヘッド部４７は、同一の構成を有し、同一の動作をするものであって、それぞれの下部に粉塵除去装置を有する。場合によっては、ヘッド部４７の適用個数が増えるか減ることもあるのはもちろんである。

併せて、ヘッド部４７の上部には、第１のマニホールドブロック１５が備えられている。第１のマニホールドブロック１５は、その内部に多数の独立した空気通路が形成されている部材であって、フレーム１３に固定される。

基本的に、第１のマニホールドブロック１５は、１つのヘッド部４７と一対一でマッチングされるのが原則であるが、図１では一体型マニホールドブロックが適用されている。

第１のマニホールドブロック１５の一側上部には、入口ポート１９と流速調節スイッチ１７と２つの追加出口ポート３１と１つのメイン出口ポート２９が備えられており、その下部には、２つの第２の排出ポート４３と１つの上部コネクティングポート４１と、４つの第１の中間ポート（図５の２１）が配置されている。

入口ポート１９は、４つの第１の中間ポート２１と連通し、追加出口ポート３１は、第２の排出ポート４３に、メイン出口ポート２９は、上部コネクティングポート４１と連通する。

したがって、入口ポート１９に注入された空気は、第１のマニホールドブロック１５の内部で分岐されて４つの第１の中間ポート２１に分散された後、給気チューブ２３を通じて下部に供給される。

特に、入口ポート１９から第１の中間ポート２１に移動する空気の流量は、流速調節スイッチ１７により調節される。流速調節スイッチ１７は、入口ポート１９の内部の流動断面積を調節して、粉塵リフティング部５１の下部に噴出する空気の速度を加減する役割をする。

空気の噴出速度が速くなると運動エネルギーが大きくなり、噴出速度が遅くなると運動エネルギーが減少することは当然である。このような噴出空気の速度調節を通じて、粉塵の重さに最適に対応する運動エネルギーの空気を噴出することができるので、粉塵除去効率を最適に維持することができる。

流速調節スイッチ１７は、手動式のスイッチであって、スクライブ作業中の粉塵の量と粉塵パーティクルの重さなどの状態を把握して、作業者により適切に操作される。場合によっては、流速調節スイッチ１７を自動式として適用することもできることはもちろんである。

また、各追加出口ポート３１は、第２の排出ポート４３とそれぞれ連通し、メイン出口ポート２９は、上部コネクティングポート４１と一対一で連結される。メイン出口ポート２９と追加出口ポート３１には、外部の真空ポンプから真空力が印加される。

第１のマニホールドブロック１５の他側部にも入口ポート１９と、流速調節スイッチ１７と、２つの追加出口ポート３１と、メイン出口ポート２９と、第２の排出ポート４３と、上部コネクティングポート４１と、第１の中間ポート２１と、が備えられている。このような構成を有するポートは、第１のマニホールドブロック１５の一側部に形成されているポートと同一のものであり、それに対する説明は省略することにする。

ヘッド部４７の下部には、粉塵リフティング部５１が備えられている。粉塵リフティング部５１は、給気チューブ２３を通じて供給された空気を矢印ａ方向に噴出する役割をする。特に矢印ａ方向に噴出する空気のストリームラインは、スクライビングホイール（不図示）側に偏向したものであって、垂直線から所定の傾斜角を有する。垂直線に対するストリームラインの傾斜角は１５度以上である。

なお、図面では省略されているが、スクライビングホイールは、一般的な場合と同様に、ヘッド部４７の下端部に備えられ、ヘッド通路５１ｄを下向通過した状態で基板Ａに接する。

前記のように噴出流が内側に偏向しているので、噴出された空気は、基板Ａに衝突した後、内側に集まり、ヘッド通路５１ｄを経て、メイン排出口５１ｆ及び排出誘導路５１ｍを通過して外部に排出される。この時、スクライビングホイールの周辺の粉塵も空気と共に排出されることはもちろんである。

粉塵リフティング部５１から噴出される空気が、粉塵の外部漏れを防止するエアカーテンの役割をする。

図６及び図７を通じて粉塵リフティング部５１の構造を説明すると、以下の通りである。図６及び図７は、粉塵リフティング部５１を示した部分切除斜視図である。
図示したように、粉塵リフティング部５１は、四角プレートの形態を取り、基板Ａに対して水平を維持するベースプレート５１ａと、ベースプレート５１ａの上面に密着固定されるカバープレート５１ｅと、カバープレート５１ｅの端部に一体をなす誘導プレート５１ｈを含む。

ベースプレート５１ａとカバープレート５１ｅは、重なった状態でヘッド通路５１ｄを提供する。ヘッド通路５１ｄは、スクライビングホイールが備えられているヘッド部４７の下端部を下向通過させる通路である。

図６において、ヘッド通路５１ｄと誘導プレート５１ｈが二個所に形成されている理由は、図１に示すように、ヘッド部４７が二つ適用されているからである。ヘッド部４７が一つである場合、ヘッド通路５１ｄと誘導プレート５１ｈは、一つだけ適用される。

ベースプレート５１ａの上面には、エアチャンバー５１ｂが設けられている。エアチャンバー５１ｂは、上部に開放されたトレンチ型溝であって、ヘッド通路５１ｄの縁部に沿って延長されている。エアチャンバー５１ｂは、両端部が互いに当接する、いわゆる閉回路を構成することもでき、両端部が当接しない開回路タイプで形成することもできる。

エアチャンバー５１ｂの底部には、多数の噴射孔５１ｃが形成されている。噴射孔５１ｃは、垂直線に対して傾斜角θを有するように内側に偏向した吐出孔であって、エアチャンバー５１ｂに収容されている空気を、図２の矢印ａ方向に噴出する。

図７に示すように、噴射孔５１ｃは、エアチャンバー５１ｂの長手方向に沿ってぎっしりと配置され、また、噴射孔５１ｃを通過した空気は、吐出の瞬間に圧力変化により広がるので、各噴射孔５１ｃを通じて同時に下向噴射される空気は、互いにつながり、四角の壁をなす。すなわち、四角のエアカーテンを形成する。

カバープレート５１ｅは、ベースプレート５１ａの上面に密着固定されることにより、エアチャンバー５１ｂを密閉する。
また、カバープレート５１ｅの一側には、多数の給気路５１ｇが形成されている。給気路５１ｇは、第２の中間ポート２５が嵌められる孔であって、給気チューブ２３を通じて供給された空気をエアチャンバー５１ｂに誘導する。

併せて、カバープレート５１ｅには、メイン排出口５１ｆが位置する。メイン排出口５１ｆは、下部コネクティングポート３３が嵌められる孔であって、ベースプレート５１ａの下部に開放されている。メイン排出口５１ｆは、基板Ａから浮上した粉塵を上向通過させて、下部コネクティングポート３３を通じて上部に排出する通路である。

誘導プレート５１ｈは、カバープレート５１ｅの一側に垂直に立てられた部分であって、第２のマニホールドブロック２７と結合する。第２のマニホールドブロック２７は、その内部に空気の流路が形成されている部材であって、第１の排出ポート３７と第２の中間ポート２５を二つずつ有する。

第１の排出ポート３７は、基板Ａからリフティングされた粉塵と空気の一部を排出チューブ３９に誘導する役割をする。また、第２の中間ポート２５は、給気チューブ２３を通じて供給された空気を第２のマニホールドブロック２７の内部に導入するポートである。結局、第２のマニホールドブロック２７には、排出通路と供給通路がともに備えられているのである。

図７に示すように、第２のマニホールドブロック２７の内部には、二つの給気路５１ｋと、四つの排出誘導路５１ｍが形成されている。
排出誘導路５１ｍは、垂直に延長された通路であって、その下端部がヘッド通路５１ｄの内側に位置する。粉塵リフティング部５１の下部からリフティングされた粉塵と空気が排出誘導路５１ｍの内部に吸引されることができることを意味する。

排出誘導路５１ｍは、第２のマニホールドブロック２７の内部に形成されている内部流路（不図示）を通じて二つの第１の排出ポート３７と連結される。第１の排出ポート３７を通じて真空圧力を加えると、ベースプレート５１ａの下部からリフティングされた粉塵が排出誘導路５１ｍを通じて吸引された後、第２のマニホールドブロック２７を経て、第１の排出ポート３７の上部に抜け出る。

また、給気路５１ｋの下端部は、エアチャンバー５１ｂに連通する。したがって、第２の中間ポート２５を通じて注入された空気は、第２のマニホールドブロック２７の内部の給気路５１ｋを経由してエアチャンバー５１ｂに到達することになる。

図８は、粉塵リフティング部の他の例を示す図である。
図面を参照すると、ベースプレート５１ａの底面に噴射スリット５１ｐが形成されていることが分かる。噴射スリット５１ｐは、エアチャンバー５１ｂに連通する通路であって、エアチャンバー５１ｂに注入される空気を、図２の矢印ａ方向に噴出する通路である。噴射スリット５１ｐの役割は、噴射孔５１ｃの役割と同一である。

図４及び図５は、本発明の一実施例に係る脆性基板スクライバー用粉塵除去装置での空気の流動経路を説明するために一部を示した図である。
図面を参照すると、下部コネクティングポート３３に垂直チューブ３５が固定されていることが分かる。垂直チューブ３５は、粉塵リフティング部５１の上部に延長されたパイプであって、その上端部は連結チューブ４５を通じて上部コネクティングポート４１と連結される。

したがって、例えば、メイン出口ポート２９を通じて空気を吸引すると、ベースプレート５１ａの下部の空気が、下部コネクティングポート３３と、垂直チューブ３５と、連結チューブ４５と、第１のマニホールドブロック１５を順番に通過して上部に排出される。

また、第１の排出ポート３７と第２の排出ポート４３は、排出チューブ３９を通じて互いに連通する。したがって、各追加出口ポート３１を通じて真空力を加えると、ベースプレート５１ａの下部の空気が、排出誘導路５１ｍと、第２のマニホールドブロック２７と、排出チューブ３９と、第１のマニホールドブロック１５を通過して排出されることになる。

一方、第１のマニホールドブロック１５の下部に位置している第１の中間ポート２１は、給気チューブ２３を通じて、それぞれの第２の中間ポート２５に連結される。したがって、入口ポート１９に注入された空気は、四つの第１の中間ポート２１を通過して給気チューブ２３を経て、エアチャンバー５１ｂに到達した後、下向噴出することができる。

前記構成を有する本実施例に係る粉塵除去装置の作動は、次のように行われる。
まず、フレーム１３の位置を調節して、用意された基板Ａの上面にスクライビングホイールを位置させる。この状態で、入口ポート１９を通じて空気を注入すると共に、メイン出口ポート２９と追加出口ポート３１に真空圧を印加して粉塵リフティング部５１の下部にエアカーテンを形成する。

前記のように、エアカーテンは、ベースプレート５１ａの下部に噴出する空気により形成されたものであって、スクライビングホイールを囲む四角壁の形態を取る。

エアカーテンが安定化されると、基板Ａに対してスクライビングホイールを走行させてスクライブラインを形成する。スクライブラインの形成中に発生する粉塵は、エアカーテンをなす空気の流動エネルギーを受けて、基板Ａからリフティングされて、空気と共にメイン排出口５１ｆ及び排出誘導路５１ｍを通じて排出処理される。特に、エアカーテンのストリームラインが内側方向に偏向しているので、発生する粉塵がエアカーテンの外側に漏れる虞がない。

また、スクライブ中に、発生する粉塵の量が多くなるか、または粉塵パーティクルの重さが重くなる場合には、流速調節スイッチ１７を操作して、矢印ａ方向に噴出される空気の流速を増加させる。噴出空気の流速が速くなるということは、空気の運動エネルギーが大きくなることを意味するので、増大した負荷を効果的に処理することができるようになる。

参考までに、スクライブ過程時に発生する粉塵は、微細なパーティクルの形態を取り、パーティクルのサイズは、基板に対するスクライビングホイールの加圧及び走行条件と基板の物性により変わってくる。パーティクルのサイズが大きくなると重さが増加し、サイズが小さくなると軽くなるので、結局、リフティングする粉塵の総重さは、作業条件により異なってくる。粉塵を基板からリフティングさせるために必要な運動エネルギーの量が変わってくる。

発生する粉塵の発生量が小さい場合には、流速調節スイッチ１７を操作して粉塵リフティング部５１から噴出する空気の流速を減少させて、エネルギーの消耗を減らす。

以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限らず、本発明の技術的な思想の範囲内で通常の知識を有する者により様々な変形が可能である。

１１ スクライバー
１３ フレーム
１５ 第１のマニホールドブロック
１７ 流速調節スイッチ
１９ 入口ポート
２１ 第１の中間ポート
２３ 給気チューブ
２５ 第２の中間ポート
２７ 第２のマニホールドブロック
２９ メイン出口ポート
３１ 追加出口ポート
３３ 下部コネクティングポート
３５ 垂直チューブ
３７ 第１の排出ポート
３９ 排出チューブ
４１ 上部コネクティングポート
４３ 第２の排出ポート
４５ 連結チューブ
４７ ヘッド部
５１ 粉塵リフティング部
５１ａ ベースプレート
５１ｂ エアチャンバー
５１ｃ 噴射孔
５１ｄ ヘッド通路
５１ｅ カバープレート
５１ｆ メイン排出口
５１ｇ 給気路
５１ｈ 誘導プレート
５１ｋ 給気路
５１ｍ 排出誘導路
５１ｐ 噴射スリット

Claims (5)

1. スクライビングホイールを下向通過させるヘッド通路（５１ｄ）を備え、空気を噴出させて前記スクライビングホイールを囲むエアカーテンを形成すると共に、スクライブ時に発生する粉塵を基板（Ａ）からリフティングさせる粉塵リフティング部（５１）と、
   前記粉塵リフティング部（５１）に空気を供給する空気供給手段と、
   前記粉塵リフティング部（５１）に供給される空気の流動量を制御して、前記粉塵リフティング部（５１）から噴出する空気の流速を調節する流速調節部と、
   前記粉塵リフティング部（５１）の作用によってリフティングされた粉塵を空気と共に前記エアカーテンの内側領域から真空力が印加される出口ポートを通過して外部に排出する排出手段と、
   を含むことを特徴とする脆性基板スクライバー用粉塵除去装置。
2. 前記粉塵リフティング部（５１）は、
   基板（Ａ）に対して水平をなすプレートの形態を取り、
   前記空気供給手段を通じて供給された空気を受け入れるエアチャンバー（５１ｂ）と、前記エアチャンバー（５１ｂ）内の空気を基板（Ａ）に向けて吐出する空気噴出部と、を有するベースプレート（５１ａ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置。
3. 前記空気噴出部は、
   前記ヘッド通路（５１ｄ）の周辺に形成され、前記エアチャンバー（５１ｂ）内の空気を前記スクライビングホイール側に偏向するように噴出する多数の噴射孔（５１ｃ）または噴射スリット（５１ｐ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置。
4. 前記エアチャンバー（５１ｂ）は、前記ヘッド通路（５１ｄ）を囲むように延びて、上部に開放されるトレンチ型溝であり、
   前記粉塵リフティング部（５１）には、
   前記ベースプレート（５１ａ）の上面に固定されることによって前記エアチャンバー（５１ｂ）を密閉するとともに、前記空気供給手段を通じて供給された空気を前記エアチャンバー（５１ｂ）に誘導する多数の給気路（５１ｇ、５１ｋ）を有するカバープレート（５１ｅ）がさらに備えられることを特徴とする請求項２又は３に記載の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置。
5. 前記カバープレート（５１ｅ）には、
   リフティングされた粉塵と空気を通過させて前記排出手段に誘導するメイン排出口（５１ｆ）及び排出誘導路（５１ｍ）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の脆性基板スクライバー用粉塵除去装置。

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