JPWO2015098598A1 - 脆性板の加工方法、および脆性板の加工装置 - Google Patents

脆性板の加工方法、および脆性板の加工装置 Download PDF

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Abstract

【解決手段】脆性板の表面を押圧する押圧部材と、前記脆性板の裏面を支持する支持部材とを用いて、前記脆性板を曲げ変形させることにより前記脆性板の表面の切線に沿って前記脆性板を割断する折り工程を有する、脆性板の加工方法であって、前記支持部材は、前記脆性板の一部を平坦に支持する平坦部と、前記脆性板の残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧した場合に前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する規定部とを含み、前記折り工程では、前記脆性板の前記一部を前記平坦部によって平坦に支持すると共に、前記脆性板の前記残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧することにより、前記脆性板の前記残部の前記切線に沿って前記脆性板を割断する、脆性板の加工方法。

Description

本発明は、脆性板の加工方法、および脆性板の加工装置に関する。
脆性板の加工方法は、切り工程と、折り工程とを有する(例えば特許文献1参照)。切り工程では脆性板の表面に切線を形成し、折り工程では切線に沿って脆性板を割断する。脆性板としては、例えばガラス板などが挙げられる。
ところで、折り工程では、脆性板の表面を押圧する押圧部材と、脆性板の裏面を支持する支持部材としてのテンプレートとを用いる。テンプレートは脆性板の一部を平坦に支持し、押圧部材は脆性板の残部の所定位置を押圧する。テンプレートの支持面の外縁を支点として脆性板が曲げ変形され、応力が生じる。応力によって、切線が開き、切線に沿って脆性板が割断できる。
日本国特開2011−231011号公報
従来、テンプレートが平坦に支持する脆性板の一部に切線が含まれていた。脆性板の表面に対して略垂直な割断面が得られるためである。
しかしながら、脆性板の割断位置がテンプレートで支持されるため、切線が開きにくかった。そのため、割断時に脆性板の表面にかかる引張応力および脆性板の裏面にかかる圧縮応力の上昇速度が速く、必要以上の応力がかかり、欠けが生じることがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、表面に対して略垂直な割断面を形成でき、且つ、割断による欠けの発生を抑制できる、脆性板の加工方法の提供を主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
脆性板の表面を押圧する押圧部材と、前記脆性板の裏面を支持する支持部材とを用いて、前記脆性板を曲げ変形させることにより前記脆性板の表面の切線に沿って前記脆性板を割断する折り工程を有する、脆性板の加工方法であって、
前記支持部材は、前記脆性板の一部を平坦に支持する平坦部と、前記脆性板の残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧した場合に前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する規定部とを含み、
前記折り工程では、前記脆性板の前記一部を前記平坦部によって平坦に支持すると共に、前記脆性板の前記残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧することにより、前記脆性板の前記残部の前記切線に沿って前記脆性板を割断する、脆性板の加工方法が提供される。
本発明の一態様によれば、表面に対して略垂直な割断面を形成でき、且つ、割断による欠けの発生を抑制できる、脆性板の加工方法が提供される。
本発明の第1実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧前の状態を示す図である。 本発明の第1実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧時の状態を示す図である。 本発明の第1実施形態によるテンプレートを示す平面図である。 図3に示すテンプレートと、切線との位置関係を示す平面図である。 変形例によるテンプレートと、切線との位置関係を示す平面図である。 本発明の第2実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧前の状態を示す図である。 本発明の第2実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧時の状態を示す図である。 実施例1〜実施例6によるガラス板の加工方法を示す図である。 比較例1および比較例2によるガラス板の加工方法を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧前のガラス板の状態を示す図である。図2は、本発明の第1実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材による押圧時のガラス板の状態を示す図である。ガラス板11の表面11aには切線12が予め形成される。切線12は、表面11aから所定の深さのクラックであって、例えばカッターまたはレーザを用いて形成される。
ガラス板の加工装置10は、ガラス板11の表面11aを押圧する押圧部材20、およびガラス板11の裏面11bを支持する支持部材としてのテンプレート21を有し、ガラス板11を曲げ変形させることにより切線12に沿ってガラス板11を割断する。
押圧部材20は、ガラス板11の表面11aを押圧し、ガラス板11を曲げ変形させる。押圧部材20は切線12に沿って間隔をおいて複数配設されてよい。押圧部材20は例えば流体圧シリンダなどで構成されてよく、押圧部材20の押圧力は制御装置40によって制御されてよい。制御装置40は、例えばメモリなどの記憶部およびCPU(Central Processing Unit)を有し、記憶部に記憶されたプログラムをCPUに実行させることにより、押圧部材20の押圧力を制御する。
テンプレート21は、ガラス板11の裏面11bを支持する。テンプレート21は、ガラス板11の裏面11bと接触してよい。尚、テンプレート21は、ガラス板11の裏面11bと接触しなくてもよく、中間部材を介してガラス板11の裏面11bを支持してもよい。中間部材としては、例えばガラス板11を搬送する搬送ベルトが挙げられる。
テンプレート21は、真空吸着によってガラス板11の裏面11bを支持してもよいし、摩擦によってガラス板11の裏面11bを支持してもよい。テンプレート21によるガラス板11の支持方法は特に限定されない。
テンプレート21は、平坦部22と、規定部24とを有する。平坦部22は、ガラス板11の一部を平坦に支持する平坦面22aを有する。平坦部22の平坦面22aとは反対側の面22bは、平坦面でなくてもよい。
規定部24は、ガラス板11の残部の所定位置に押圧部材20を押し付けた場合にガラス板11の曲げ変形の形状を規定する。ガラス板11の曲げ変形は、平坦面22aの外縁を曲げ支点とする変形である。
ガラス板11の曲げ変形によって、ガラス板11の残部に含まれる切線12に引張応力が作用し、切線12が開き、ガラス板11が割断される。本実施形態の切線12は、従来と異なり、平坦部22によって支持されるガラス板11の一部ではなく、規定部24によって曲げ変形の形状を規定するガラス板11の残部に含まれる。そのため、切線12が開きやすく、ガラス板11の表面にかかる引張応力およびガラス板11の裏面にかかる圧縮応力の上昇速度が遅く、最小限の応力で割断することが可能となり、ガラス板11の欠けの発生が抑制できる。また、本実施形態によれば、ガラス板11の曲げ変形は規定部24によって規定されるため、ガラス板11の表面11aに対して略垂直な割断面が得られる。切線12の少なくとも一部は、押圧部材による押圧時にガラス板11の規定部24によって支持される部分に含まれてよく、平坦面22aに対して垂直な方向から見たときに規定部24と重なってよい。これにより、上記効果がより得られやすい。
規定部24は、押圧部材20による押圧前にガラス板11の裏面11bを支持せず、押圧部材20による押圧時にガラス板11の裏面11bを支持する規定面24aを有し、該規定面24aの形状によってガラス板11の曲げ変形の形状を規定する。
規定面24aは、図1に示すように平坦面22aを含む平面から該平面に対して下方に離間している。規定面24aは、階段状に形成されてよい。高さの異なる複数のブロックを横に並べることでテンプレート21が製作できる。大きさの異なる複数の板を上下に積層することでもテンプレート21が製作できる。いずれの場合も、テンプレート21の製作コストが安い。尚、規定面24aは、なだらかなスロープ状に形成されてもよい。押圧部材20による押圧前にガラス板11と規定面24aとの間に空間があればよい。
平坦面22aに対する規定面24aの傾斜角θは、例えば0.3°〜5°である。ここで、傾斜角θとは、平坦面22aの外縁に対して垂直な断面において、平坦面22aの外縁と規定面24aの外縁とを通る直線と、平坦面22aとのなす角をいう。傾斜角θが0.3°以上であれば、テンプレート21を不必要に大きくすることなく、切線12に作用する引張応力を十分に発生させることが可能である。また、傾斜角θが5°以下であれば、規定面24aの幅を広く確保できるのでガラス板11の様々な形状に対応でき、また、ガラス板11の表面11aに対して略垂直な割断面が形成できる。傾斜角θは、好ましくは0.5°以上であり、また4°以下である。
図3は、本発明の第1実施形態によるテンプレートを示す平面図である。図3に示すように、規定部24は平坦部22の外縁を取り囲んでよい。1枚のテンプレート21によって形状の異なる複数種類の切線12の割断に対応が可能である。複数種類の切線12は、ある程度同じ大きさのものであればよく、例えば異なる車種の同一の取付位置の窓ガラス(例えば異なる車種のフロントガラス)の切線であってよい。
図4は、図3に示すテンプレートと、切線との位置関係を示す平面図である。図4において平坦面22aの外縁221を破線で示す。
図4に示すように、切線12は閉じており、切線12の内側から製品が取り出される。切線12は、内側に凹む凹部12aを有してよい。この凹部12aは一般的にインカーブと呼ばれる。ガラス板11のうち、凹部12aの両端を結ぶ直線13と凹部12aとで囲まれる除去部分(図4に左下がりの斜線で示す部分)14は、割断後に除去され、製品の一部とはならない。
尚、本実施形態の切線12は平面視で閉じているが、閉じていなくてもよい。切線12の凹部12aは、平面視で平坦部22側に凹む線であればよい。
本実施形態によれば、上述の如く、ガラス板11の割断時にガラス板11に加える荷重が軽減できる。そのため、除去部分14を複数の領域に分割して割断する場合に、複数の領域を区画する切線の数が低減できる。除去部分14を複数の領域に分割せずに割断することも可能である。
図4に示すように、平坦面22aの外縁221は、外側に凸の曲線部分、および直線部分の少なくともいずれか(本実施形態では直線部分)のみを有し、内側に凸の曲線部分を有しなくてよい。つまり、平坦面22aの外縁221は、内側に凹む凹部を有しなくてよい。
図5は、変形例によるテンプレートと、切線との位置関係を示す平面図である。図5において平坦面22aの外縁221を破線で示す。
図5に示すように、平坦面22aの外縁221は、内側に凹む凹部222を有してもよい。この場合、規定部24の上方に、ガラス板11の曲げ変形が困難な領域(図5に右下がりの斜線で示す領域)224が存在する。この領域224は、凹部222の両端を結ぶ直線223と、凹部222とで囲まれる領域である。
図4に示すように、平坦面22aの外縁221が凹部222(図5参照)を有しない場合、規定部24の上方にガラス板11の曲げ変形が困難な領域224(図5参照)が存在しない。そのため、ガラス板11の割断時にガラス板11に加える荷重が軽減できる。
一方、図5に示すように、平坦面22aの外縁221が凹部222を有する場合、ガラス板11の曲げ変形が困難な領域224に切線12が重ならない。よって、平坦面22aの外縁221が凹部222を有しない場合と同様に、ガラス板11の割断時にガラス板11に加える荷重が軽減できる。
尚、図4に示す切線12は、内側に凹む凹部12aを有するが、凹部12aを有しなくてもよい。この場合に、平坦面22aの外縁221が凹部222を有しなくてよい。規定部24の上方にガラス板11の曲げ変形が困難な領域224が存在しないため、ガラス板11の割断時にガラス板11に加える荷重が軽減できる。
同様に、図5に示す切線12は、内側に凹む凹部12aを有するが、凹部12aを有しなくてもよい。この場合に、平坦面22aの外縁221が凹部222を有し、ガラス板11の曲げ変形が困難な領域224に切線が重ならなくてよい。ガラス板11の割断時にガラス板11に加える荷重が軽減できる。
次に、図1および図2を再度参照して、上記ガラス板の加工装置10を用いたガラス板の加工方法について説明する。ガラス板の加工方法は、ガラス板11の表面11aを押圧する押圧部材20と、ガラス板11の裏面11bを支持するテンプレート21とを用いて、ガラス板11を曲げ変形させることにより、ガラス板11の表面11aの切線12に沿ってガラス板11を割断する折り工程を有する。
折り工程では、ガラス板11の一部を平坦部22で支持すると共に、ガラス板11の残部の所定位置を押圧部材20によって押圧する。押圧部材20による押圧力によって、ガラス板11は、平坦面22aの外縁221を曲げ支点として曲げ変形される。ガラス板11の曲げ変形は、規定部24により規定される。
ガラス板11の曲げ変形によって、ガラス板11の残部に含まれる切線12に引張応力が作用し、切線12が開き、ガラス板11が割断される。本実施形態の切線12は、従来と異なり、平坦部22によって支持されるガラス板11の一部ではなく、規定部24によって曲げ変形の形状を規定するガラス板11の残部に含まれる。そのため、切線12が開きやすく、ガラス板11にかかる荷重が低減でき、ガラス板11の欠けの発生が抑制できる。また、本実施形態によれば、ガラス板11の曲げ変形は規定部24によって規定されるため、ガラス板11の表面11aに対して略垂直な割断面が得られる。
少なくとも1つの押圧部材20は、図1および図2に示すように、ガラス板11の表面11aのうち、切線12を基準として、平坦部22とは反対側の部分(図1および図2において切線12よりも左側の部分)を押圧する。切線12に引張応力が作用し、切線12が開きやすい。
残りの少なくとも1つの押圧部材20は、切線12を押してもよい。切線12に圧縮応力が作用する。切線12の場所毎に応力が調整でき、クラックの伸展が調整できる。
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材の押し付け前の状態を示す図である。図7は、本発明の第2実施形態によるガラス板の加工装置を示す図であって、押圧部材の押し付け時の状態を示す図である。
テンプレート21Aは、図1および図2に示す規定部24の代わりに、規定部24Aを有する。規定部24Aは、ガラス板11の所定位置に押圧部材20を押し付けた場合にガラス板11の曲げ変形の形状を規定する。ガラス板11の曲げ変形は、平坦面22aの外縁を曲げ支点とする変形である。
ガラス板11の曲げ変形によって、ガラス板11の残部に含まれる切線12に引張応力が作用し、切線12が開き、ガラス板11が割断される。本実施形態の切線12は、従来と異なり、平坦部22によって支持されるガラス板11の一部ではなく、規定部24Aによって曲げ変形の形状を規定するガラス板11の残部に含まれる。そのため、切線12が開きやすく、ガラス板11にかかる荷重が低減でき、ガラス板11の欠けの発生が抑制できる。また、本実施形態によれば、ガラス板11の曲げ変形は規定部24Aによって規定されるため、ガラス板11の表面11aに対して略垂直な割断面が得られる。
規定部24Aは、押圧部材20による押圧力に応じた弾性変形をすることによりガラス板11の曲げ変形の形状を規定する。押圧部材20による押圧力を解除すると、規定部24Aは元の形状に戻る。押圧部材20による押圧前に、規定面24Aaは、平坦面22aと面一であってよく、ガラス板11の裏面11bを支持してよい。ガラス板11の裏面11b全体が常に支持できる。
押圧部材20による押圧時に、ガラス板11の曲げ変形部分の平坦面22aに対する傾斜角θAは、例えば0.3°〜5°である。傾斜角θAが0.3°以上であれば、押圧部材20の進行方向後方において切線12に作用する引張応力が十分に大きい。また、傾斜角θAが5°以下であれば、ガラス板11の表面11aに対して略垂直な切線12が形成できる。傾斜角θAは、好ましくは0.5°以上であり、また4°以下である。傾斜角θAが上記範囲内となるように、規定部24Aの材料が選定されてよい。
図8は、実施例1〜実施例6によるガラス板の加工方法を示す図である。図8において押圧部材20Bの押し下げ完了時の位置を点線で示す。
実施例1〜実施例6では、ガラス板11の表面を押圧する押圧部材20Bと、ガラス板11の裏面を支持するテンプレート21Bとを用いて、ガラス板11を曲げ変形させることにより、ガラス板11の表面の切線12に沿ってガラス板11を割断した。テンプレート21Bは平坦部22Bおよび規定部24Bを有し、規定部24Bの規定面は平坦部22Bの平坦面に対してなだらかに傾斜する。切線12は、矩形状のガラス板11の一辺に対して平行とし、ガラス板11の一端から他端まで形成した。切線12は、平坦部22Bによって支持されるガラス板11の一部ではなく、規定部24Bによって曲げ変形の形状を規定するガラス板11の残部に含めた。
実施例1〜実施例6では、表1に示す条件以外は同じ条件でガラス板11を割断した。「θB」は、平坦部22Bの平坦面に対する規定部24Bの規定面の傾斜角を表す。「a」は、平坦部22Bの平坦面の外縁から切線12までの水平方向距離を表す。「b」は、切線12から押圧位置までの水平方向距離を表す。「c」は、自然状態のガラス板11の上面に当接した時点からの押圧部材20Bの押し下げ量を表す。「t」は、ガラス板11の厚みを表す。
図9は、比較例1および比較例2によるガラス板の加工方法を示す図である。図9において、押圧部材20Cの押し下げ完了時の位置を点線で示す。
比較例1および比較例2では、ガラス板11の表面を押圧する押圧部材20Cと、ガラス板11の裏面を支持するテンプレート21Cとを用いて、ガラス板11を曲げ変形させることにより、ガラス板11の表面の切線12に沿ってガラス板11を割断した。比較例1および比較例2では、平坦部のみを有するテンプレート21Cを用い、ガラス板11のテンプレートで支持される部分に切線12を含めた以外、実施例1〜実施例6と同じ条件で、ガラス板11を割断した。
割断結果を表1に示す。割断結果は、割断による欠けの有無で評価した。
Figure 2015098598
表1から明らかなように、実施例1〜実施例6ではθBが0.3°〜5°の範囲内であり、切線12は規定部24Bによって曲げ変形の形状を規定するガラス板11の残部に含まれるため、割断による欠けが無かった。一方、比較例1および比較例2では、切線12はガラス板11のテンプレート21Cで支持される部分に含まれるため、割断による欠けが有った。欠けはガラス板11の裏面に生じた。
以上、脆性板としてのガラス板の加工方法の実施形態などを説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
例えば、上記実施形態の脆性板は、ガラス板であるが、金属シリコン板、セラミック板などでもよい。
本出願は、2013年12月27日に日本国特許庁に出願された特願2013−273331号に基づく優先権を主張するものであり、特願2013−273331号の全内容を本出願に援用する。
10 ガラス板の加工装置
11 ガラス板
11a ガラス板の表面
11b ガラス板の裏面
12 切線
12a 切線のうち、平面視で平坦部側に凹む凹部
13 凹部の両端を結ぶ直線
14 凹部の両端を結ぶ直線と凹部とで囲まれる部分
20 押圧部材
21 テンプレート
22 平坦部
22a 平坦面
221 平坦面の外縁
222 平坦面の外縁のうち、内側に凹む凹部
223 凹部の両端を結ぶ直線
224 凹部の両端を結ぶ直線と凹部とで囲まれる領域
24 規定部
24a 規定面
24A 規定部
24Aa 規定面
40 制御装置

Claims (15)

  1. 脆性板の表面を押圧する押圧部材と、前記脆性板の裏面を支持する支持部材とを用いて、前記脆性板を曲げ変形させることにより前記脆性板の表面の切線に沿って前記脆性板を割断する折り工程を有する、脆性板の加工方法であって、
    前記支持部材は、前記脆性板の一部を平坦に支持する平坦部と、前記脆性板の残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧した場合に前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する規定部とを含み、
    前記折り工程では、前記脆性板の前記一部を前記平坦部によって平坦に支持すると共に、前記脆性板の前記残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧することにより、前記脆性板の前記残部の前記切線に沿って前記脆性板を割断する、脆性板の加工方法。
  2. 前記切線の少なくとも一部は、前記押圧部材による押圧時に前記脆性板の前記規定部によって支持される部分に含まれる、請求項1に記載の脆性板の加工方法。
  3. 前記規定部は、前記押圧部材による押圧前に前記脆性板の裏面を支持せず、前記押圧部材による押圧時に前記脆性板の裏面を支持する規定面を有し、該規定面の形状によって前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する、請求項1または2に記載の脆性板の加工方法。
  4. 前記平坦部の前記脆性板を支持する平坦面に対する前記規定面の傾斜角が0.3°〜5°である、請求項3に記載の脆性板の加工方法。
  5. 前記規定部は、前記押圧部材の押圧力に応じた弾性変形をすることにより前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する、請求項1または2に記載の脆性板の加工方法。
  6. 前記切線は、平面視で前記平坦部側に凹む凹部を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の脆性板の加工方法。
  7. 前記平坦部の前記脆性板を支持する平坦面の外縁は、内側に凹む凹部を有しない、請求項1〜6のいずれか1項に記載の脆性板の加工方法。
  8. 前記平坦部の前記脆性板を支持する平坦面の外縁は、内側に凹む凹部を有し、
    平面視において、前記外縁の前記凹部の両端を結ぶ直線と前記外縁の前記凹部とで囲まれる領域に前記切線が重ならない、請求項1〜6のいずれか1項に記載の脆性板の加工方法。
  9. 前記規定部が前記平坦部の外縁を取り囲む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の脆性板の加工方法。
  10. 脆性板の表面を押圧する押圧部材と、前記脆性板の裏面を支持する支持部材とを有し、前記脆性板を曲げ変形させることにより前記脆性板の表面の切線に沿って前記脆性板を割断する、脆性板の加工装置であって、
    前記支持部材は、前記脆性板の一部を平坦に支持する平坦部と、前記脆性板の残部の所定位置を前記押圧部材によって押圧した場合に前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する規定部とを含み、
    前記脆性板の前記残部の前記切線に沿って前記脆性板を割断する、脆性板の加工装置。
  11. 前記規定部は、前記押圧部材による押圧前に前記脆性板の裏面を支持せず、前記押圧部材による押圧時に前記脆性板の裏面を支持する規定面を有し、該規定面の形状によって前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する、請求項10に記載の脆性板の加工装置。
  12. 前記平坦部の前記脆性板を支持する平坦面に対する前記規定面の傾斜角が0.3°〜5°である、請求項11に記載の脆性板の加工装置。
  13. 前記規定部は、前記押圧部材による押圧力に応じた弾性変形をすることにより前記脆性板の曲げ変形の形状を規定する、請求項10に記載の脆性板の加工装置。
  14. 前記平坦部の前記脆性板を支持する平坦面の外縁は、内側に凹む凹部を有しない、請求項10〜13のいずれか1項に記載の脆性板の加工装置。
  15. 前記規定部が前記平坦部の外縁を取り囲む、請求項10〜14のいずれか1項に記載の脆性板の加工装置。

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