JPWO2019230204A1 - 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
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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軸方向等については、図面に示す通りである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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41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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、実操業に移行する。
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となる。
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。
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
。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。
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。
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。
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。
置している。
には、後述する2次元コードが印字されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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
ことを特徴とするスクライブ装置。 - 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
ことを特徴とする請求項1に記載のスクライブ装置。 - 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または2に記載のスクライブ装置。 - 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1〜3のいずれかに記載のスクライブ装置。 - 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
ことを特徴とするスクライブ装置に備えられるツールチェンジ機構。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018103608 | 2018-05-30 | ||
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