JP7291960B2 - スクライブ装置及びスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に関する技術であり、特にスクライビングツールを交換するツールチェンジ機構に関する。

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルに成るように分断される。このようなマザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、その基板にスクライブライン（垂直クラック）を形成するスクライブ工程と、垂直クラックを完全に浸透させるブレイク工程がある。そのうち、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられている。

このスクライブ装置には、スクライビングホイールやダイヤモンドポイントなどを用いたスクライビングツールが備えられており、そのスクライビングツールにより、脆性材料基板に垂直クラックを形成する。脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。

特許文献１は、チップ（スクライビングホイールなど）と一体化したチップホルダ（スクライビングツール）を用い、チップホルダにオフセットデータをコードの形で保持させておくことによって、例えばオフセット量を補正する作業の手間や、誤って異なった種類のチップを取付けてしまうこと、スクライブラインの形成位置にばらつきが生じてしまうことなどの問題を解消することを目的としている。

具体的には、チップホルダにチップを回転自在に取付ける。チップホルダを円筒形とし、その先端に取付部を設ける。ホルダジョイントに開口部を設け、マグネットによってチップホルダを吸着させて取付けることによって、着脱を容易にする。又チップホルダの面に、チップのオフセットデータを２次元コードとして記録する。チップホルダの交換時にオフセットデータを読出してスクライブ装置に入力することにより、オフセットを打ち消す
。こうすればチップホルダを着脱する際に補正に関連して必要だった操作を省いて短時間の装置停止の間にチップを交換することができるものとしている。

再公表特許２００７－０６３９７９号公報

特許文献１に開示されたスクライブ装置は、上で挙げた課題を解消することに至り、当業者にとって使いやすい装置となり好評となっている。
しかしながら、スクライブ装置に求められる要求が年々高くなってきており、例えば、稼働中に、スクライビングツールを自動交換して連続稼働時間を伸ばすこと、自動交換の時間を短時間に縮小し、生産性を上げることなどの要望が求められている。

具体的には、生産性としては、スクライビングツールの自動交換にかかる時間の短縮、スクライビングツールを収容するカートリッジをセットする時間の短縮、カートリッジにスクライビングツールを満載したときにおけるスクライブ装置の連続稼働時間の長さを延ばす、など生産性をさらに向上させるための改善が要求されている。また、ツールの互換性としては、標準として設定されているスクライビングツール、そのスクライビングツールが取り付けられたスクライブヘッドのほかに、他のスクライビングツール・スクライブヘッドも使用することができること、傾斜したスクライブヘッドにも対応することができること、などのツールの互換性をさらに向上させるための改善が要求されている。

また、フールプルーフ機能（作業者に誤った操作をさせない、あるいは、使用者が誤った操作をしても危険な状況にならないように、安全に配慮して設計すること）としては、カートリッジの準備、及び、カートリッジを着脱する際に、スクライブ装置において安全を確保すること、スクライビングツールの自動交換動作時における信頼性の向上、所定のスクライビングツールが取り付けられているかを認識し正しく操業することができること、などのフールプルーフ機能をさらに向上させるための改善が要求されている。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、生産性、ツールの互換性、フールプルーフ機能をさらに向上させることができるスクライブ装置及びスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。本発明にかかるスクライブ装置は、脆性材料基板が載置される載置手段と、前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、前記ツールチェンジ機構は、前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされていることを特徴とする。

好ましくは、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールを吸着可能とすると共に上下
方向に移動可能とされたツール吸着部と、前記ツール吸着部の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブと、前記ツール吸着部を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体と、前記吸着部支持体に対してツール吸着部を上下方向に昇降させる昇降部と、を備えているとよい。

好ましくは、前記昇降部は、当該昇降部の内部に形成されたシリンダ室と、前記シリンダ室に上下方向に移動可能に配備されると共に下方に向かって伸びて前記ツール吸着部の上部に連結されるシリンジと、前記シリンダ室におけるシリンジの上側にエアを供給する上部配管と、シリンダ室におけるシリンジの下側にエアを供給する下部配管と、を有しているとよい。

好ましくは、前記ツール吸着部は、当該ツール吸着部の下端に下方に向かって開口する凹部を有しており、前記凹部は、前記スクライビングツールの基端側に対応した形状に形成されているとよい。
本発明にかかるスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構は、スクライブ装置のスクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントに取り付けられているスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構であって、前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされていることを特徴とする。
また、本発明にかかるスクライブ装置の最も好ましい形態は、脆性材料基板が載置される載置手段と、前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクラ
イブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、前記ツールチェンジ機構は、前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされており、前記移載ノズルは、前記スクライブヘッドの側方に取り付けられることにより前記スクライブヘッドと一体に移動でき、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールを吸着可能とすると共に上下方向に移動可能とされたツール吸着部と、前記ツール吸着部の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブと、前記ツール吸着部を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体と、前記吸着部支持体に対して前記ツール吸着部を上下方向に昇降させる昇降部と、を備えていることを特徴とする。
好ましくは、前記リムーバーは、前記スクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外す際に、当該スクライビングツールを掴んで保持する一対の把持アームを有しており、前記一対の把持アームは、昇降部材を介して、駆動部により上下方向に移動可能とされているとよい。
また、本発明にかかるスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構の最も好ましい形態は、スクライブ装置のスクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントに取り付けられているスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構であって、前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされており、前記移載ノズルは、前記スクライブヘッドの側方に取り付けられることにより前記スクライブヘッドと一体に移動でき、前記移載ノズルは、前記スクライビングツールを吸着可能とすると共に上下方向に移動可能とされたツール吸着部と、前記ツール吸着部の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブと、前記ツール吸着部を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体と、前記吸着部支持体に対して前記ツール吸着部を上下方向に昇降させる昇降部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、生産性、ツールの互換性、フールプルーフ機能をさらに向上させることができる。

本発明のスクライブ装置の概略を模式的に示した斜視図である。 スクライブ装置をＡ（ｙ方向プラス側）から見た側面図である。 スクライブ装置のＢ－Ｂ断面図である。 スクライブヘッドの概略を模式的に示した側面図である（Ｃ部拡大）。 スクライビングツールを移載する移載ノズルの概略を模式的に示した斜視図である。 移載ノズルのＤ－Ｄ断面図である。 移載ノズルの平面図である。 移載ノズルのＥ－Ｅ断面図である。 移載ノズルのＦ－Ｆ断面図である。 移載ノズルのツール吸着部が移動する状況を示した図である（ｚ軸方向の移動量を示す）。

以下、本発明にかかるスクライブ装置１及びスクライブ装置１に備えられるツールチェンジ機構３０の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。また、図面に関して、見やすくするため、構成部品の一部を省略して描いている。また、スクライブ装置１におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向については、図面に示す通りである。

図１～３は、本発明にかかるスクライブ装置１の概略図である。本発明にかかるスクラ
イブ装置１は、脆性材料基板２が載置されるテーブル３（載置手段）と、脆性材料基板２の表面上にスクライブライン（垂直クラック）を形成するヘッドユニット４と、リムーバーなどが配備されているブロック体５と、を有している。なお、スクライブラインを形成する方向については、図２の左側から右側へと向かうｘ軸方向である。

テーブル３は、モータが内蔵された支持部（図示せず）により下方から支持されている。支持部は、移動台上に載置されている。移動台は、一対の案内レールに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。この移動台は、ボ－ルネジと螺合しており、モータの駆動によりボ－ルネジが回転することにより、案内レールに沿ってｙ軸方向に移動する。支持部内のモータ（図示せず）は、テーブルｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。テーブル３上に載置された脆性材料基板２は、真空吸引手段などにより保持されている。また、脆性材料基板２のアライメントマークを撮像するカメラ６が、スクライブ装置１の上部に設けられている。

スクライブ装置１には、移動台とその上部のテーブル３を跨ぐようにビーム（図示せず）がｘ軸方向に沿って支柱により架設されている。ヘッドユニット４は、モータの駆動により、ビームに設けられたガイド（図示せず）に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。ヘッドユニット４の先端部には、スクライブヘッド７が取り付けられている。また、ヘッドユニット４は、ｚ軸方向にも移動可能となっている。

図２に示すように、ヘッドユニット４は、スクライブラインを形成する方向に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向（進行方向）に対して２°後方に傾斜させて、ヘッドユニット４を配置している。スクライブヘッド７は、脆性材料基板２の表面上にスクライブラインを形成するスクライビングツール８と、スクライビングツール８を着脱自在に保持するホルダジョイント１９と、を有している。また、スクライブヘッド７は、ヘッドユニット４全体のｚ軸方向の移動に加え、スクライブヘッド７だけでもｚ軸方向に移動可能となっている。

このスクライブヘッド７も、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、スクライブヘッド７を配置している。ここで、テーブル３をｙ軸方向に移動させるｙ軸移動部は、移動台を案内する一対の案内レールと、移動台に螺合するボールネジと、ボールネジを回転させるモータからなる。

また、ヘッドユニット４をｘ軸方向に移動させるｘ軸移動部は、テーブル３の上部に架設されているビームと、ビームを支える支柱と、ヘッドユニット４を案内するガイドからなる。また、支持部内のモータはテーブル３を回転させる回転部である。これらｙ軸移動部、ｘ軸移動部、回転部が、相対移動部を構成している。次に、ホルダジョイント１９に取り付けられるスクライビングツール８の構成について説明する。

図４は、スクライビングツール８及びその取付状態を示す図である。なお以降の説明において、スクライビングツール８を、単にツールと呼ぶこともある。ツール８は、脆性材料基板２にスクライブライン（垂直クラック）を形成するスクライビングホイール９と、スクライビングホイール９を支持する本体部１０と、を有している。

なお、以降の説明において、スクライビングホイール９を、単にホイールと呼ぶこともある。ツール８もスクライブヘッド７と同様に、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜している。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、ツール８を配
置している。

このように、ツール８（スクライブヘッド７）を傾斜して配置させることで、脆性材料基板２の表面上に所望のスクライブラインを形成することができる。また、スクライブライン形成時の削り屑も少なくすることができる。本体部１０は、略円柱形状の部材であって、その一方端（先端）側には垂直に切りかかれた平坦な側壁面部１１が設けられている。側壁面部１１は、向かい合うように一対設けられている。側壁面部１１の上部には、径方向外側に張り出した庇部１２が形成されている。なお、側壁面部１１のいずれか
には、後述する２次元コードが印字されている。

一対の側壁面部１１の間には、その側壁面部１１に平行な切り欠き部１３が設けられている。また、一対の側壁面部１１の下端のそれぞれには、その面に直交する方向のピン溝１４が設けられている。その一対のピン溝１４は、対面しており、切り欠き部１３を貫通するように設けられている。その切り欠き部１３には、スクライビングホイール９が配備されている。

ホイール９は、円板形状の部材であって、円周部分の断面が尖った三角形状に形成され、中心に貫通孔が形成されている。ホイール９は、例えば直径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度のサイズである。ホイール９は、ピン溝１４の中心と貫通孔の中心を合わせた孔部に挿入されたピンの軸心回りに回転自在に支持されている。

一方、本体部１０の他方端（基端）側には、位置決め用の取付部１６が設けられている。取付部１６は、本体部１０を切り欠いて形成されていて、平坦面１７と傾斜面１８を有する。平坦面１７は、本体部１０の基端に形成されていて、側壁面部１１と直交する方向の面とされている。傾斜面１８は、平坦面１７から下方に向かって、径外方向に傾斜する面とされている。これら平坦面１７と傾斜面１８は、連なって設けられている。

本体部１０は、長手方向中途部から上方に向かって先細った形状となっている。なお、本体部１０の基端（上部）は、磁性体金属で構成されている。このように、ホイール９と本体部１０が一体となったものが、ツール８である。つまり、ピン１５をピン溝１４に挿入しホイール９を回転自在に支持することで一体となったツール８は、ホイール９を取り外すことなく、交換される。

ホイール９を備えたツール８は、スクライブヘッド７に取り付けられ、ヘッドユニット４の内部に設けられている昇降部により、昇降動作が行われる。なお、昇降部としては、例えばボールネジなどが挙げられる。その昇降部とは別の圧力機構により、尖った部位を有するホイール９を脆性材料基板２の表面上を適切な荷重にて圧接し転動させてゆくことにより、スクライブラインを形成する。ツール８の押し圧を与えているシリンダと、スクライブヘッド７全体を駆動する手段は別に設けられている。

次に、ホルダジョイント１９について説明する。
ホルダジョイント１９は、上部が円柱状の部材で形成され、下部が円筒状の部材で形成されている。なお、ホルダジョイント１９は、その上部の円柱状の部材より、下部の方が大きい円筒状の部材とされている。ホルダジョイント１９もスクライブヘッド７と同様に、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜している。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、ホルダジョイント１９を配置している。

ホルダジョイント１９は、上部にベアリング２０が外嵌して取り付けられており、そのベアリング２０により略垂直方向の軸心回りに回転自在に支持されている（図３参照）。ホ
ルダジョイント１９の下部は、ツール９を保持する保持部２１となっており、円筒形状の開口２２が形成されている。その開口２２の上端には、マグネット２３が埋設されている。

また、開口２２の内部には、中心軸から離れた位置にその中心軸と直交する方向の平行ピン２４が設けられている。平行ピン２４は、ツール８の傾斜面１８に接することでツール８を位置決めするもの、すなわちホイール９の方向を正しい方向に設定するものである。ホルダジョイント１９にツール８を取り付ける際には、ホルダジョイント１９の開口２２に、取付部１６側からツール８を挿入する。すると、磁性体金属で構成されているツール８の先端（基端）側がマグネット２３によって吸引されて、ホルダジョイント１９に固定される。

さらに、平行ピン２４側に平坦面１７が向き、傾斜面１８が平行ピン２４に接触して位置決めされて、固定される。つまり、平坦面１７と傾斜面１８が一方方向にしか向かないので、ホイール９の方向が所定の方向に設定される。このツール８は、マグネット２３によって吸引されてホルダジョイント１９に固定されているだけであるため、着脱が極めて容易である。つまり、ツール８を取り付ける場合、吸引されることにより所定の位置に固定され、取り替える場合にもツール８を引っ張るだけで容易に取り外すことができる。ツール８の着脱は、手動でも可能となっている。

マグネット２３は、ホルダジョイント１９の最終セット位置の３～４ｍｍ手前に位置すると、ツール８を引っ張るようになっている。さて、本発明のスクライブ装置１は、使用後のスクライビングツール８をホルダジョイント１９から取り外し、別のスクライビングツール８を当該ホルダジョイント１９に取り付けて、自動的にツール交換を実施するツールチェンジ機構３０と、を有している。

ツールチェンジ機構３０は、ツール８が収容されるカートリッジ３１と、ツール８をホルダジョイント１９から取り外すリムーバー４１と、スクライブヘッド７とカートリッジ３１との間でツール８を移動させる移載ノズル８１と、を有している。本発明は、スクライブ装置１に備えられた移載ノズル８１に特徴があるものである。以降では、移載ノズル８１の説明に先立ち、カートリッジ３１及びリムーバー４１について簡単に説明する。

図１、図２に示すように、カートリッジ３１は、テーブル３の側方に配備されていて、ツール８を複数収容する平板状の部材である。詳しくは、カートリッジ３１は、テーブル３の側壁面に設けられたベース３２に取り付けられる部材であり、本実施形態ではヘッドユニット４の原点側のテーブル３の側壁面に備えられている。

カートリッジ３１は、スクライブヘッド７の傾斜に応じて、ｘ軸方向において、図２の左側に傾斜して配置されている。本実施形態において、カートリッジ３１も２°傾斜して配置されている。カートリッジ３１は、クランプ３３やロック部材などの締結具を用いてテーブル３の側方に着脱自在に配備されている。詳しくは、平面視において、カートリッジ３１のｙ軸方向中央には、交換用のツール８を収容する収容部が複数設けられている。この収容部は、カートリッジ３１のｘ軸方向に沿って、並べられるように、設けられている。本実施形態においては、収容部は二列の状態で複数配置されている。

リムーバー４１は、ホルダジョイント１９から取り外された使用後のスクライビングツール８を、一時的に掴んで保持する部材である。このリムーバー４１は、ブロック体５の上部に設けられており、上下方向に可能とされている。つまり、リムーバー４１はＹ軸方向に沿って移動可能に構成されており、Ｙ軸方向に移動することでヘッドユニット４に設けられたホルダジョイント１９の下方に近接可能とされている。

リムーバー４１もスクライブヘッド７（ツール８）の傾きに合わせて、ｚ軸に対して若干倒れこむように傾斜している。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向（進行方向）に対して２°後方に傾斜させて、リムーバー４１を配置している。具体的には、リムーバー４１は、使用後のスクライビングツール８（旧ツール８ａ）を挟んで保持する保持部４３を有する一対の把持アーム４２、４２を有している。この一対の把持アーム４２、４２は、上下方向に昇降可能に構成されており、第１把持アーム４４の「ｘ軸方向右側」に第２把持アーム４８が配備される構成となっている。

これらの第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８は、いずれも中途側が曲げられたクランク形状に形成されている。そして、この第１把持アーム４４と第２把持アーム４８とは、互いの爪部４５、４９が交差するように重なり合って配備されている。それぞれの爪部４５、４９にはポリウレタンなどで形成されたクッション材５２が取り付けられていて、スクライビングツール８を傷つけないように掴めるようになっている。

また、ホルダジョイント１９は、ヘッドユニット４の内部に設けられている昇降部材６１により、上下方向に昇降可能とされている。それゆえ、ホルダジョイント１９をリムーバー４１の上方に水平移動させて下降させると、リムーバー４１は使用後のスクライビングツール８（旧ツール８ａ）を挟持することができる。具体的には、リムーバー４１では、まず、第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８の２つの把持アームを上昇させて開いておく。その第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８を近接し合う方向に揺動させると、使用後のスクライビングツール８（旧ツール８ａ）を爪部４５、４９間で挟み込む。さらに、リムーバー４１を下降させると、旧ツール８ａはホルダジョイント１９から引き抜かれ、第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８は、旧ツール８ａを挟持しながら保持する。

つまり、旧ツール８ａを挟持し、そのまま第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８を下降させれば、ホルダジョイント１９の開口の上端に埋設されたマグネット２３の磁力に抗して、旧ツール８ａをホルダジョイント１９から引き離すことができる。このようにして引き離された旧ツール８ａは、下端側が爪部４５、４９間で挟み込まれたまま、基端側を上方に向けて、リムーバー４１上に残される。

一方、リムーバー４１からホルダジョイント１９に、新しいスクライビングツール８（新ツール８ｂ）を移し替える場合は、まず、ホルダジョイント１９を水平移動させ、新ツール８ｂを保持したリムーバー４１へ下降させて近づけておく。そのリムーバー４１を上昇させて、新ツール８ｂをホルダジョイント１９内に挿入する。すると直ぐに、第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８が離反方向に揺動するので、新ツール８ｂがリムーバー４１から離脱し、マグネット２３の磁力により新ツール８ｂがホルダジョイント１９内で位置決めされて固定される。

そして、昇降部材６１を用いてホルダジョイント１９を上昇させると、新ツール８ｂがホルダジョイント１９と一体に移動するようになる。ところで、図５に示すように、本実施形態の移載ノズル８１は、上述したリムーバー４１から使用後のスクライビングツール８（旧ツール８ａ）を受け取ったり、リムーバー４１に新しいスクライビングツール８（新ツール８ｂ）を受け渡したりする部材である。

移載ノズル８１もヘッドユニット４と同様に、スクライブラインを形成する方向に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向（進行方向）に対して２°後方に傾斜させて、移載ノズル８１を配置している。具体的には、本実施形態の移載ノズル８１は、スクライビングツール８を吸着
可能とすると共に上下方向に移動可能とされたツール吸着部８２と、ツール吸着部８２の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブ８３と、ツール吸着部８２を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体８４と、吸着部支持体８４に対してツール吸着部８２を上下方向に昇降させる昇降部８５とを備えている。

図６に示すように、ツール吸着部８２は、上下方向に長尺な丸棒状の部材である。ツール吸着部８２の下端側には、下方に向かって開口する凹部８６（スクライビングツール８の基端収容部）が形成されている。この凹部８６は、スクライビングツール８の基端側に対応した形状に形成されており、スクライビングツール８の基端側に対してこの基端側を包囲するように上側から覆せることができるようになっている。

また、ツール吸着部８２の内部には、ツール吸着部８２の内部を上下に貫通する貫通孔８７が形成されている。この貫通孔８７の下端は凹部８６の上部に開口しており、貫通孔８７の上端はツール吸着部８２の内部を通ってツール吸着部８２の上部に開口している。このツール吸着部８２の上部には、吸引チューブ８３が容易に抜けることを抑制する抜止突起８８が形成されており、抜止突起８８の上から被せるように吸引チューブ８３が取り付けられている。

図７～図９に示すように、吸引チューブ８３は、ゴムやエラストマーなどの弾性材料で折り曲げ自在に形成された管状の部材である。吸引チューブ８３の一端はツール吸着部８２の上部に接続されており、他端は吸着部支持体８４に接続されている。吸着部支持体８４は、上下方向に長尺な角状の部材である。この吸着部支持体８４の上下方向略中央部には、ツール吸着部８２側に向かって庇状に突出する支持アーム９３が形成されている。この支持アーム９３はツール吸着部８２の上下方向の中途側を上下方向に移動可能に支持している。言い換えれば、突出状とされた支持アーム９３の中途部に上下を向く貫通孔が形成され、この貫通孔を丸棒状のツール吸着部８２が上下に遊嵌している。

吸着部支持体８４の上部には、真空引きのための２つの孔接続部、すなわち第１ジョイント部８９と第２ジョイント部９０との２つのジョイント部が設けられている。第１ジョイント部８９は真空ポンプＰに接続しており、第２ジョイント部９０は吸引チューブ８３に接続されている。そして、第１ジョイント部８９と第２ジョイント部９０との間には、吸着部支持体８４の内部を巡回するように導通路９２が形成されており、吸引チューブ８３及び導通路９２を介してツール吸着部８２を真空ポンプＰで吸引できるようになっている。

昇降部８５は、上下方向に伸縮自在とされたアクチュエータ９４を有している。このアクチュエータ９４は、本実施形態の場合であればエアーシリンダ等で形成されており、昇降部８５の内部に形成されたシリンダ室９５と、シリンダ室９５に上下方向に移動可能に配備されたピストン９６と、シリンダ室９５に嵌まり込むピストン９６の上側にエアを供給する上部配管９７と、シリンダ室９５におけるピストン９６の下側にエアを供給する下部配管９８と、を有している。そして、このシリンダ室９５の内部に設けられたピストン９６は、シリンダ室９５の下方に向かって伸びて上述したツール吸着部８２の上部に連結されており、ピストン９６の昇降に合わせてツール吸着部８２が上下に移動可能とされている。

つまり、昇降部８５では、上部配管９７を通じてシリンダ室９５におけるピストン９６の上側にエアを供給すると、ピストン９６よりの上側のシリンダ室９５の圧力が上昇し、ピストン９６が下方に向かって移動する。ここで、ピストン９６は、シリンダ室９５よりも下方に向かって伸びるように形成されており、ピストン９６の下端にはピストン９６をツール吸着部８２の下端に連結固定する連結部材９９が設けられている。そのため、ピスト
ン９６が下方に向かって移動すると、連結部材９９を介してピストン９６の下端に固定されたツール吸着部８２も下方に向かって移動する。

また、昇降部８５では、下部配管９８を通じてシリンダ室９５におけるピストン９６の下側にエアを供給すると、ピストン９６よりの下側のシリンダ室９５の圧力が上昇し、ピストン９６が上方に向かって移動する。その結果、下降時と同様にピストン９６が上方に向かって移動し、ピストン９６に連結されたツール吸着部８２も上方に向かって移動する。

このように昇降部８５では、上部配管９７及び下部配管９８のいずれか一方にエアーを供給する、あるいはもう一方の配管からエアーを排気することで、ピストン９６を上方または下方に移動させ、このピストン９６に合わせてツール吸着部８２も上方または下方に移動させることができる。次に、本実施形態のスクライブ装置１に設けられたツールチェンジ機構３０、特に移載ノズル８１の作動態様について、説明する。

複数のツール８が収容されたカートリッジ３１を、テーブル３の側方に備えられたベース３２にセットし、クランプ３３で固定する。リムーバー４１に備えられたエアシリンダ７２のロッド７３を２０ｍｍ上方に伸ばしている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を上昇させると共に離反させて、開いた状態にしておく。なお、エアシリンダ７２のロッド７３のストローク量については、一例である。

スクライブヘッド７を水平移動させて、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８が旧ツール８ａを挟持できる位置まで、下降させる。エアシリンダ７２のロッド７３を１０ｍｍ下方に引いている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を近接させることにより、旧ツール８ａを挟持する。さらに、ロッド７３を１０ｍｍ下方に引いている間に、旧ツール８ａを挟持した第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を下降させることにより、旧ツール８ａを挟持したまま保持し、ホルダジョイント１９から引き抜く。このようにして、旧ツール８ａがスクライブヘッド７から取り外される。

ここで、リムーバー４１上に第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８で挟持された状態で保持された使用後のスクライビングツール８（旧ツール８ａ）を、カートリッジ３１に移動させる場合を考える。図１０に示すように、リムーバー４１上では、旧ツール８ａは、先端側（下端側）を一対の第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８に挟持され、基端側（上端側）の上に向けて保持されている。このように、リムーバー４
１上に保持された旧ツール８ａの基端側に対して、旧ツール８ａの上方にツール吸着部８２の凹部８６が位置するように、移載ノズル８１をｘ軸方向に向かって水平移動させる。

なお、本実施形態では、移載ノズル８１はヘッドユニット４のｘ軸方向に沿っての側方（反テーブル３側）に取り付けられており、またヘッドユニット４はモータの駆動によりビームに設けられたガイドに沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。そのため、ヘッドユニット４をｘ軸方向に沿ってテーブル３に近接する方向に所定量だけ移動させれば、リムーバー４１に把持された状況下の旧ツール８ａの上方に、ツール吸着部８２を位置させることができる。

旧ツール８ａの上方にツール吸着部８２が位置するようになったら、上述した昇降部８５を用いてツール吸着部８２を下降させる。具体的には、シリンダ室９５におけるピストン９６の上側に上部配管９７を通じてエアを送り、且つシリンダ室９５におけるピストン９６の下側から下部配管９８を通じてエアを抜くようにする。このようにすればシリンダ室９５におけるピストン９６の上側の圧力が高くなり、ピストン９６が下方に図１０中に示すＨの高さだけ移動する。

ピストン９６の下端は、連結部材９９を用いてツール吸着部８２の下端に連結されており、ピストン９６が下方に移動すれば吸着部支持体８４に上下方向に移動自在に取り付けられたツール吸着部８２も下方に移動する。そのため、リムーバー４１上で基端側を上方に向けて保持された旧ツール８ａに対して、上方からツール吸着部８２を近づけることが可能となる。このようにして、昇降部８５を用いてツール吸着部８２を旧ツール８ａの近くまで下降させる。

ここで、リムーバー４１に配備されたエアシリンダ７２のロッド７３を１０ｍｍ上方に伸ばしている間に、旧ツール８ａを保持した第１把持アーム４４と第２把持アーム４８は上昇する。すると、旧ツール８ａの基端側が、ツール吸着部８２の凹部８６に挿入されて、上方から包囲されるように覆われる。さらに、ロッド７３を１０ｍｍ上方に伸ばしている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８が離反して開くようになるので、旧ツール８ａが開放されると同時に、ツール吸着部８２の凹部８６内に吸着される。

このようにして、真空ポンプＰの作動により旧ツール８ａを吸着すると同時に、リムーバー４１の第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８を互いに離反方向に揺動させて、リムーバー４１から旧ツール８ａを分離する。なお、真空ポンプＰは、第１ジョイント部８９→吸着部支持体８４の導通路９２→第２ジョイント部９０→吸引チューブ９３→ツール吸着部８２の貫通孔８７の順に接続されて、ツール吸着部８２の凹部８６に接続されている。そのため、真空ポンプＰの作動により、凹部８６の空気を吸引することができ、凹部８６に旧ツール８ａを吸着させることができる。

この真空ポンプＰを作動させたまま、昇降部８５を用いて、旧ツール８ａを吸着したツール吸着部８２を、吸着部支持体８４に対して上方に移動させる。具体的には、下降時とは逆に、下部配管９８からエアを送ると共に上部配管９７からシリンダ室９５のエアを排気可能とする。このようにすれば、下降時と同様にシリンダ室９５におけるピストン９６の下側の圧力が高くなり、ピストン９６が吸着部支持体８４に対して上方に移動し、ピストン９６に合わせてツール吸着部８２も上昇する。

このようにして、旧ツール８ａを吸着したツール吸着部８２をｚ軸方向にＨだけ上昇させると共に真空ポンプＰを作動させたまま、ヘッドユニット４をモータの駆動によりビームに設けられたガイドに沿ってｘ軸方向に移動させ、ツール吸着部８２をカートリッジ３１の所定箇所の上方に位置させる。このカートリッジ３１は、種類が異なる複数のスクライビングツール８の保管箇所を備えており、上述したカートリッジ３１にも保管箇所が個別に設けられている。

そのため、上昇時とは逆の手順でツール吸着部８２を下降させ、真空ポンプＰを停止させれば、旧ツール８ａの吸引力が消失して、旧ツール８ａが自重で保管箇所に移動し、旧ツール８ａをリムーバー４１上から保管箇所に移載することができる。なお、上述した手順は、旧ツール８ａをリムーバー４１上からカートリッジ３１に移載するものであったが、ほぼ逆の手順で操作を行えば、新しいスクライビングツール８（新ツール８ｂ）をカートリッジ３１上からリムーバー４１に移載することも可能となる。

具体的には、カートリッジ３１上に用意された新ツール８ｂの基端側に対して、新ツール８ｂの上方にツール吸着部８２の凹部８６が位置するように、移載ノズル８１を水平移動させる。新ツール８ｂの上方にツール吸着部８２が位置するようになったら、昇降部８５を用いてツール吸着部８２を下降させて、新ツール８ｂに近づける。新ツール８ｂの基端側がツール吸着部８２の凹部８６に挿入され、上方から包囲されるように覆われる。真空ポンプＰの作動により、新ツール８ｂをツール吸着部８２の凹部８６内に吸着する。

真空ポンプＰを作動させたまま、昇降部８５を用いて、新ツール８ｂを吸着したツール吸着部８２をｚ軸方向にＨの高さだけ上昇させる。そのツール吸着部８２を水平移動させて、移載ノズル８１をリムーバー４１の上方に移動させる。ところで、リムーバー４１に備えられたエアシリンダ７２のロッド７３を２０ｍｍ上方に伸ばしている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を上昇させて、開いた状態にしておく。

昇降部８５を用いてツール吸着部８２を、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８が新ツール８ｂを挟持できる位置まで、下降させる。エアシリンダ７２のロッド７３を１０ｍｍ下方に引いている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を近接させることにより、新ツール８ｂを挟持する。さらに、ロッド７３を１０ｍｍ下方に引いている間に、新ツール８ｂを挟持した第１把持アーム４４と第２把持アーム４８を下降させることにより、新ツール８ｂを挟持したまま保持し、ツール吸着部８２の凹部８６から引き抜く。このようにして、新ツール８ｂが移載ノズル８１から取り外される。

移載ノズル８１を別の位置に移動させた後、スクライブヘッド７を新ツール８ｂの上方に水平移動させる。その後、スクライブヘッド７を新ツール８ｂの近くまで下降させる。エアシリンダ７２のロッド７３が１０ｍｍ上方に伸ばしている間に、新ツール８ｂを保持した第１把持アーム４４と第２把持アーム４８が上昇する。すると、新ツール８ｂがホルダジョイント１９内に挿入される。

さらに、ロッド７３を１０ｍｍ上方に伸ばしている間に、第１把持アーム４４と第２把持アーム４８が離反して開くようになるので、新ツール８ｂが開放されると同時に、マグネット２３の吸引により、新ツール８ｂがホルダジョイント１９内に吸着される。なお、新ツール８ｂは平行ピン２４により位置決めされる。新ツール８ｂに印字された２次元コードを２Ｄコードリーダ７１を用いて読み取る。読み取ったデータより、正しいツール８であるか否かを確認する。正しい場合には、実操業に移行する。

なお、リムーバー４１においては、第１把持アーム４４及び第２把持アーム４８で挟持して保持せず、それらに隣接する保持孔内に、スクライビングツール８を差し入れて保持しておいてもよい。上述した本発明のスクライブ装置１によれば、簡単な構成でありながら、リムーバー４１上やカートリッジ３１からスクライビングツール８を吸引して持ち上げたり、吸引していたスクライビングツール８をリムーバー４１上やカートリッジ３１上に確実に移動させることができ、取り扱いが困難なスクライビングツール８を簡単且つ安全に移載することが可能である。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

例えば、本実施形態の場合、ヘッドユニット４は、２度傾斜させて取り付けたタイプを例示したが、その他に、ヘッドユニット４を垂直方向に向けて取り付けたタイプが存在する。その場合であっても、本願の技術は適用可能である。

１ スクライブ装置
２ 脆性材料基板
３ テーブル（載置手段）
４ ヘッドユニット
５ ブロック体
６ カメラ
７ スクライブヘッド
８ スクライビングツール
８ａ 旧ツール
８ｂ 新ツール
９ スクライビングホイール
１０ 本体部
１１ 側壁面部
１２ 庇部
１３ 切り欠き部
１４ ピン溝
１５ ピン
１６ 位置決め用の取付部
１７ 平坦面
１８ 傾斜面
１９ ホルダジョイント
２０ ベアリング
２１ 保持部
２２ 開口
２３ マグネット
２４ 平行ピン
３０ ツールチェンジ機構
３１ カートリッジ
３２ ベース
３３ クランプ
４１ リムーバー
４２ 把持アーム
４４ 第１把持アーム
４５ 第１把持アームの爪部
４８ 第２把持アーム
４９ 第２把持アームの爪部
５２ クッション材
６１ 昇降部材
７１ ２Ｄコードリーダ
７２ エアシリンダ
７３ ロッド
８１ 移載ノズル
８２ ツール吸着部
８３ 吸引チューブ
８４ 吸着部支持体
８５ 昇降部
８６ 凹部
８７ 貫通孔
８８ 抜止突起
８９ 第１ジョイント部
９２ 導通路
９３ 支持アーム
９４ アクチュエータ
９５ シリンダ室
９６ シリンジ
９７ 上部配管
９８ 下部配管
９９ 連結部材
Ｐ 真空ポンプ

Claims (5)

1. 脆性材料基板が載置される載置手段と、
   前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、
   前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、
   前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、
   使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、
   前記ツールチェンジ機構は、
   前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、
   前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、
   前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、
   前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされており、
   前記移載ノズルは、前記スクライブヘッドの側方に取り付けられることにより前記スクライブヘッドと一体に移動でき、
   前記移載ノズルは、前記スクライビングツールを吸着可能とすると共に上下方向に移動可能とされたツール吸着部と、前記ツール吸着部の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブと、前記ツール吸着部を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体と、前記吸着部支持体に対して前記ツール吸着部を上下方向に昇降させる昇降部と、を備えている
   ことを特徴とするスクライブ装置。
2. 前記昇降部は、当該昇降部の内部に形成されたシリンダ室と、前記シリンダ室に上下方向に移動可能に配備されると共に下方に向かって伸びて前記ツール吸着部の上部に連結されるシリンジと、前記シリンダ室におけるシリンジの上側にエアを供給する上部配管と、シリンダ室におけるシリンジの下側にエアを供給する下部配管と、を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記ツール吸着部は、当該ツール吸着部の下端に下方に向かって開口する凹部を有しており、
   前記凹部は、前記スクライビングツールの基端側に対応した形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のスクライブ装置。
4. 前記リムーバーは、前記スクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外す際に、当該スクライビングツールを掴んで保持する一対の把持アームを有しており、
   前記一対の把持アームは、昇降部材を介して、駆動部により上下方向に移動可能とされている
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のスクライブ装置。
5. スクライブ装置のスクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントに取り付けられているスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構であって、
   前記スクライビングツールをホルダジョイントから取り外すリムーバーと、前記スクライビングツールを複数収容するカートリッジと、前記リムーバーとカートリッジとの間でスクライビングツールを移動させる移載ノズルと、を有しており、
   前記移載ノズルは、前記スクライビングツールをエア吸引式で吸着する構成とされており、
   前記移載ノズルは、前記スクライブヘッドの側方に取り付けられることにより前記スクライブヘッドと一体に移動でき、
   前記移載ノズルは、前記スクライビングツールを吸着可能とすると共に上下方向に移動可能とされたツール吸着部と、前記ツール吸着部の内側から空気を吸引可能とする吸引チューブと、前記ツール吸着部を上下方向に移動自在に支持する吸着部支持体と、前記吸着部支持体に対して前記ツール吸着部を上下方向に昇降させる昇降部と、を備えている
   ことを特徴とするスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構。

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