KR20200125430A - 스크라이브 장치, 및, 제어 방법 - Google Patents

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KR20200125430A
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아쓰시 이무라
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

기판에 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성한다.
스크라이브 장치(100)는, 헤드부(3)와, 회동 기구(35)와, 제1 이동 기구(11) 및 제2 이동 기구(5)와, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)를 구비한다. 헤드부(3)에는 커터 부재(37)가 장착된다. 커터 부재(37)는, 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성한다. 회동 기구(35)는, 헤드부(3)에 장착되어 커터 부재(37)를 회동시킨다. 제1 이동 기구(11) 및 제2 이동 기구(5)는, 기판에 대하여 헤드부(3)를 이동시킨다. 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 회동축 궤적에 의거하여 이동 기구를 제어한다. 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 헤드부(3)에 있어서의 커터 부재(37)의 위치와 회동 기구(35)의 구동축의 어긋남량을, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재(37)의 예정 가공 궤적에 가미하여, 회동축 궤적을 산출한다.

Description

스크라이브 장치, 및, 제어 방법{SCRIBING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 유리 기판 등의 기판을 가공하는 스크라이브 장치, 및, 당해 스크라이브 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 유리 기판을 잘라내기 위한 스크라이브 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 다이아몬드 포인트 등의 고정날을 기판에 대하여 이동시켜, 당해 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
일본국 특허공개 2017-65245호 공보
고정날을 기판에 대하여 이동시키는 종래의 장치에서는, 스크라이브 라인 형성 시의 고정날의 방향에 대해서는 아무런 제어도 되어 있지 않았다. 그러나, 최근, 보다 고도의 가공을 행하기 위하여, 고정날의 이동뿐만 아니라 방향도 제어하는 것이 검토되고 있다.
고정날의 이동과 방향(회동각)을 양쪽 모두 제어하는 장치는, 고정날의 회동 기구가 헤드부에 장착되고, 회동 기구에 고정날이 장착되는 구성을 갖고 있다. 또한, 이 장치에 있어서의 고정날의 이동은, 헤드부를 기판에 대하여 이동시킴으로써 실현된다.
상기의 구성을 갖는 스크라이브 장치에서는, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 없는 경우가 있었다. 이 어긋남은, 고정날의 이동 궤적이 회동 기구의 회동축의 위치와 고정날의 위치가 일치한다고 가정하여 산출되고 있는 한편, 헤드부에 있어서의 회동 기구의 회동축과 고정날의 위치가 실제로는 일치하고 있지 않기 때문에, 계산상의 이동 궤적과 실제의 이동 궤적이 일치하지 않는 것이 주원인이라고 생각된다.
본 발명의 목적은, 고정날의 이동 및 방향을 제어하는 스크라이브 장치에 있어서, 기판에 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성하는 것에 있다.
이하에, 과제를 해결하기 위한 수단으로서 복수의 양태를 설명한다. 이들 양태는, 필요에 따라 임의로 조합할 수 있다.
본 발명의 일 견지에 따른 스크라이브 장치는, 헤드부와, 회동 기구와, 이동 기구와, 제어 장치를 구비한다. 헤드부에는 커터 부재가 장착된다. 커터 부재는, 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성한다. 회동 기구는, 헤드부에 장착되어 커터 부재를 회동시킨다. 이동 기구는, 기판에 대하여 헤드부를 이동시킨다. 제어 장치는, 회동축 궤적에 의거하여 이동 기구를 제어한다. 회동축 궤적은, 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 회동 기구의 회동축의 궤적을 나타낸다.
또한, 제어 장치는, 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하고, 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동축의 어긋남량을 예정 가공 궤적에 가미하여 회동축 궤적을 산출한다.
상기의 스크라이브 장치에서는, 이동 기구를 제어하는 제어 장치가, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적에 대하여, 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동 기구의 회동축의 어긋남량을 가미하여 회동축 궤적을 산출하고 있다. 즉, 이동 기구는, 회동축이 예정 가공 궤적으로부터 상기의 어긋남량만큼 어긋난 궤적 상을 이동하도록 제어된다.
이것에 의하여, 상기의 구성을 갖는 스크라이브 장치는, 커터 부재를 예정 가공 궤적대로 충실하게 이동시킬 수 있으므로, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 있다.
제어 장치는, 회동축 궤적을 산출하기 위하여 예정 가공 궤적에 가미하는 어긋남량을, 커터 부재의 회동각에 의거하여 산출해도 된다. 이것에 의하여, 보다 정확한 회동축 궤적을 산출할 수 있다. 즉, 커터 부재를 보다 충실하게 예정 가공 궤적대로 이동할 수 있다.
제어 장치는, 예정 가공 궤적을, 실공간의 제1 방향에 대응하는 제1 가상축과, 실공간의 제2 방향에 대응하는 제2 가상축을 적어도 갖는 가상 좌표에 있어서의 커터 부재의 위치로서 산출해도 된다. 이것에 의하여, 회동축 궤적을 보다 고속으로 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 제어 방법은, 스크라이브 장치의 제어 장치에 의한 제어 방법이다. 스크라이브 장치는, 헤드부와, 회동 기구와, 이동 기구를 구비한다. 헤드부에는 커터 부재가 장착된다. 커터 부재는, 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성한다. 회동 기구는, 헤드부에 장착되어 커터 부재를 회동시킨다. 이동 기구는, 기판에 대하여 헤드부를 이동시킨다. 제어 방법은 이하의 단계를 구비한다.
◎ 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하는 단계.
◎ 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동 기구의 회동축의 어긋남량을 예정 가공 궤적에 가미하여, 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 회동축의 궤적을 나타내는 회동축 궤적을 산출하는 단계.
◎ 회동축 궤적에 의거하여 이동 기구를 제어하는 단계.
상기의 스크라이브 장치의 제어 방법에서는, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적에 대하여, 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동 기구의 회동축의 어긋남량을 가미하여 회동축 궤적을 산출하고 있다. 즉, 이동 기구는, 회동축이 예정 가공 궤적으로부터 상기의 어긋남량만큼 어긋난 궤적 상을 이동하도록 제어된다.
이것에 의하여, 상기의 구성을 갖는 스크라이브 장치에 있어서, 커터 부재를 예정 가공 궤적대로 충실하게 이동시킬 수 있으므로, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 있다.
커터 부재를 예정 가공 궤적대로 충실하게 이동시켜, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 스크라이브 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 헤드부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 스크라이브 장치의 제어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 스크라이브 장치의 전체 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 스크라이브 장치에 있어서의 스크라이브 형성 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6은 회동 기구의 구동축으로부터의 고정날의 위치 어긋남의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 회동축 궤적의 산출 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 스크라이브 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.
1. 제1 실시 형태
(1) 스크라이브 장치
이하, 도 1을 이용하여, 제1 실시 형태에 따른 스크라이브 장치(100)를 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 따른 스크라이브 장치를 나타내는 사시도이다. 스크라이브 장치(100)는, 유리 기판 등의 기판에 대하여, 다이아몬드 포인트 등의 고정날에 의하여 스크라이브 라인을 형성하는 장치이다. 스크라이브 장치(100)는, 테이블(1)과, 헤드부(3)를 주로 구비한다.
테이블(1)은, 스크라이브 라인을 형성하는 가공 대상의 기판을 재치하는 부재이다. 테이블(1)은, 제1 이동 기구(11)에 의하여 Y방향(도 1)(제1 방향의 일례)으로 이동 가능하게 되어 있다. 제1 이동 기구(11)는, 예를 들면, Y방향으로 연장되는 리니어 모터이다. 또한, 제1 이동 기구(11)는, 토대(2) 상에 설치된다.
헤드부(3)는, 가교 부재(4)(도 1)에 X방향(도 1)(제2 방향의 일례)으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 헤드부(3)는, 가교 부재(4)에 설치된 제2 이동 기구(5)에 의하여 X방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 제2 이동 기구(5)는, 예를 들면, X방향으로 연장되는 리니어 모터이다.
상기 구성에 있어서, 제1 이동 기구(11)가 테이블(1)을 Y방향으로 이동시킴으로써, 헤드부(3)는, 테이블(1)에 재치된 기판에 대하여 Y방향으로 상대 이동한다. 한편, 제2 이동 기구(5)에 의하여, 헤드부(3)는, 테이블(1)에 재치된 기판에 대하여 X방향으로 상대 이동한다. 즉, 제1 이동 기구(11) 및 제2 이동 기구(5)가, 기판(테이블(1))에 대하여 헤드부(3)를 상대 이동할 수 있다.
(2) 헤드부
이하, 도 2를 이용하여, 상기의 헤드부(3)를 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는, 헤드부의 상세 구성을 나타내는 도면이다. 헤드부(3)는, 본체(31)와, 제3 이동 기구(33)와, 회동 기구(35)와, 커터 부재(37)를 갖는다.
본체(31)는, 헤드부(3)의 본체를 형성하는 하우징이다. 제3 이동 기구(33)는, 본체(31)의 폭방향(X방향)으로 늘어서 배치되고, Z방향으로 연장되는 리니어 모터이다. 제3 이동 기구(33)에는 고정 부재(34)가 고정되어 있다. 즉, 고정 부재(34)는 제3 이동 기구(33)에 의하여 Z방향(제3 방향의 일례)으로 이동 가능하게 되어 있다.
회동 기구(35)는, 커플링부(36)의 상부에 고정되고, 그 구동축이 앵귤러 베어링(커플링부(36)의 상부에 고정)에 삽입된 모터이다. 커플링부(36)는, 상기 회동 기구(35)의 구동축과, 커플링부(36)의 하부에 고정된 앵귤러 베어링에 삽입된 유지 부재(37a)(후술)의 종동축을 커플링에 의하여 연결한다.
상기의 구성에 의하여, 커플링부(36)는, 회동 기구(35)와 유지 부재(37a)의 종동축을 강고하게 연결할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 커플링부(36)는, 상기의 구동축과 종동축을 「여유」가 없는 상태로 연결하고 있다. 이것에 의하여, 회동 기구(35)의 구동축의 회전을, 손실이나 지연 없이 유지 부재(37a)에 전달할 수 있다.
커터 부재(37)는, 유지 부재(37a)와, 고정날(37b)을 갖는다. 유지 부재(37a)는, 고정날(37b)을 유지하는 부재이다. 상기와 같이, 유지 부재(37a)는, 커플링부(36)를 통하여, 회동 기구(35)의 구동축에 연결되어 있다. 회동 기구(35)의 구동축의 회동에 따라서 유지 부재(37a)가 회동함으로써, 고정날(37b)은 Z축 둘레로 회동할 수 있다.
고정날(37b)은, 가공 대상의 기판(테이블(1) 상의 기판)에, 스크라이브 라인을 형성하기 위한 날이다. 고정날(37b)은, 예를 들면, 선단에 다이아몬드 포인트를 갖는 부재이다.
상기의 구성을 갖는 헤드부(3)에 있어서는, 제3 이동 기구(33)가 고정 부재(34)를 Z방향으로 이동시킴으로써, 커터 부재(37)(고정날(37b))를 Z방향(높이 방향)으로 이동시킬 수 있다. 또한, 유지 부재(37a)가 커플링부(36)를 통하여 회동 기구(35)의 구동축에 연결됨으로써, 회동 기구(35)는, 유지 부재(37a)에 유지된 고정날(37b)을 Z축 둘레로 회동할 수 있다.
상기의 구성을 갖는 스크라이브 장치(100)의 제조 과정에 있어서의 가공 및/또는 조립 시의 오차에 의하여, 헤드부(3)에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축(회동 기구의 회동축의 일례)의 X-Y평면(기판과 평행한 평면)에 있어서의 위치와, 헤드부(3)에 있어서의 고정날(37b)의 선단의 X-Y평면에 있어서의 위치의 사이에는, 약간의 어긋남이 발생하고 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 스크라이브 라인을 기판에 형성할 때에, 제1 이동 기구(11)에 의한 테이블(1)의 이동 궤적, 및, 제2 이동 기구(5)에 의한 헤드부(3)의 이동 궤적을, 스크라이브 라인 형성 시의 커터 부재(37)(고정날(37b))의 이동 궤적(예정 가공 궤적이라고 부른다)으로부터 어긋나게 하는 제어가 실행된다.
(3) 제어 구성
다음으로, 도 3을 이용하여, 제1 실시 형태에 따른 스크라이브 장치(100)의 제어 구성을 설명한다. 도 3은, 스크라이브 장치의 제어 구성을 나타내는 도면이다. 스크라이브 장치(100)의 제어 구성은, 제1 제어 장치(6)와, 제2 제어 장치(7)와, 스위칭 허브(8)를 갖는다.
제1 제어 장치(6)는, CPU, 기억 장치(RAM, ROM 등), 각종 입출력 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터 시스템이다. 제1 제어 장치(6)는, 예를 들면, PLC와, 모터 컨트롤러를 포함하는 시스템이다. 제1 제어 장치(6)는, 제1 이동 기구(11)에 접속되어 있다. 즉, 제1 제어 장치(6)는, 제1 이동 기구(11)를 제어함으로서, 테이블(1)(기판)의 Y방향의 이동을 제어할 수 있다.
제2 제어 장치(7)는, CPU, 기억 장치(RAM, ROM 등), 각종 입출력 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터 시스템이다. 제2 제어 장치(7)는, 예를 들면, PLC와, 모터 컨트롤러를 포함하는 시스템이다. 제2 제어 장치(7)는, 제2 이동 기구(5)와, 제3 이동 기구(33)와, 회동 기구(35)에 접속되어 있다. 즉, 제2 제어 장치(7)는, 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)를 제어함으로서, 커터 부재(37)(고정날(37b))의 X방향 및 Z방향의 이동과, 커터 부재(37)의 회동(고정날(37b)의 회동각)을 제어할 수 있다.
스위칭 허브(8)는, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)를 접속하여, 제1 제어 장치(6)와 제2 제어 장치(7) 사이의 통신(데이터 송수신)을 중개한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 스위칭 허브(8)에는, 상위 컴퓨터(9)가 접속되어 있다. 상위 컴퓨터(9)는, CPU, 기억 장치(RAM, ROM, SSD, 하드 디스크 등), 각종 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터 시스템이며, 스크라이브 장치(100)에 대한 각종 설정, 가공 대상의 기판에 형성 예정인 스크라이브 라인 형상의 설정 등을 실행한다. 상위 컴퓨터(9)는, 예를 들면, 유저에 의하여 조작되는 퍼스널 컴퓨터이다.
상기의 제어 구성에 있어서, 제1 제어 장치(6)는, 제1 이동 기구(11)의 제어뿐만 아니라, 스크라이브 장치(100)에 있어서의 각종 제어를 실행한다. 구체적으로는, 제1 제어 장치(6)는, 형성 예정인 스크라이브 라인의 형상을 나타내는 데이터(예를 들면, CAD 데이터)로부터, 스크라이브 라인 형성 중인 커터 부재(37)의 기판에 대한 제어 주기별 위치 및 회동각을 산출한다. 이후, 상기 커터 부재(37)의 제어 주기별 위치 및 회동각을, 「예정 가공 궤적」이라고 부른다. 그 외에, 제1 제어 장치(6)는, 센서 등으로부터의 데이터의 입출력을 담당한다.
한편, 제2 제어 장치(7)는, 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)의 제어에 관련된 간단한 연산만을 실행한다. 왜냐하면, 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)는 고속의 제어가 필요하고, 제2 제어 장치(7)는, 이들 제어에 계산 부하를 사용할 필요가 있기 때문이다.
이와 같이, 복수의 제어 장치(제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7))에 스크라이브 장치(100)의 제어를 분산시킴으로써, 각 제어 장치의 계산 부하를 경감시킬 수 있으므로, 스크라이브 장치(100)를 고속으로 제어할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 제어 장치(6)는, 예정 가공 궤적의 Y방향의 좌표값에, 헤드부(3)에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 위치와 커터 부재(37)(고정날(37b))의 위치의 Y방향의 어긋남량을 가미(감산 또는 가산)하여 회동축 궤적의 Y방향 성분을 산출하고, 그에 의거하여 제1 이동 기구(11)를 제어한다.
한편, 제2 제어 장치(7)는, 예정 가공 궤적의 X방향의 좌표값에, 헤드부(3)에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 위치와 커터 부재(37)의 위치의 X방향의 어긋남량을 가미하여 회동축 궤적의 X방향 성분을 산출하고, 그에 의거하여 제2 이동 기구(5)를 제어한다.
(4) 스크라이브 장치의 동작
(4-1) 전체 동작
이하, 도 4를 이용하여, 본 실시 형태에 따른 스크라이브 장치(100)의 동작을 설명한다. 도 4는, 스크라이브 장치의 전체 동작을 나타내는 플로차트이다. 이하에 설명하는 스크라이브 장치(100)의 동작은, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)의 기억 장치에 기억된 프로그램에 의하여 실현된다.
기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위하여, 먼저, 단계 S1에 있어서, 테이블(1)에 가공 대상의 기판을 고정한다. 테이블(1)에 있어서의 기판의 고정은, 예를 들면, 흡인 고정에 의하여 실현할 수 있다.
기판을 테이블(1)에 고정 후, 단계 S2에 있어서, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 제1 이동 기구(11), 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 회동 기구(35)를 제어하여, 커터 부재(37)를 커터 부재(37)의 원점 위치로 이동시킨다.
또한, 단계 S3에 있어서, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 커터 부재(37)를, 기판의 원점 위치로 이동시킨다. 가공 대상의 기판이 기판별로 사이즈가 상이한 등의 이유에 의하여, 테이블(1)에 있어서의 기판의 고정 위치(즉, 테이블(1)에 있어서의 기판의 원점 위치)는 일정하지 않다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 센서(도시하지 않음)에 의한 기판의 검출 유무에 의하여 기판의 원점 위치를 결정한다. 또한, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 단계 S2에 있어서의 커터 부재(37)의 원점 위치와, 단계 S3에 있어서 결정한 기판의 원점 위치의 어긋남량을 기억해 둔다.
다음으로, 단계 S4에 있어서, 기판에 대한 스크라이브 라인의 형성이 실행된다. 단계 S4에 있어서, 제1 제어 장치(6)는, 기판에 스크라이브 라인을 형성할 때의 커터 부재(37)의 이동량 및 회동각(즉, 예정 가공 궤적)의 산출과, 제1 이동 기구(11)에 의한 테이블(1)의 Y방향의 이동을 제어한다.
한편, 제2 제어 장치(7)는, 제2 이동 기구(5)에 의한 헤드부(3)의 X방향의 이동, 제3 이동 기구(33)에 의한 커터 부재(37)의 Z방향(높이 방향)의 이동, 및, 회동 기구(35)에 의한 커터 부재(37)의 회동을 제어한다. 단계 S4에 있어서의 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)의 동작은, 추후에 상세하게 설명한다.
기판에 대한 스크라이브 라인의 형성 후, 단계 S4에 있어서, 스크라이브 장치(100)는, 스크라이브 라인 형성 후의 종료 처리를 실행한다. 구체적으로는, 커터 부재(37)를 그 원점 위치로 복귀시키는 동작과, 기판의 테이블(1)에 대한 고정의 해제 동작이 종료 처리로서 실행된다.
(4-2) 스크라이브 라인 형성 시의 제어 장치의 동작
이하, 도 5를 이용하여, 상기의 단계 S4에서 실행되는 스크라이브 라인 형성 시의 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)의 제어를 설명한다. 도 5는, 스크라이브 장치에 있어서의 스크라이브 형성 동작을 나타내는 플로차트이다.
예를 들면 상위 컴퓨터(9) 등으로부터 기판에 형성하는 스크라이브 라인을 나타내는 데이터를 수신하면, 제1 제어 장치(6)는, 단계 S11에 있어서, 수신 데이터로부터 예정 가공 궤적을 산출한다. 구체적으로는, 제1 제어 장치(6)는, 수신 데이터로부터, 가상 좌표 상에 있어서의 커터 부재(37)(고정날(37b))의 위치 (X', Y')와 회동각 θ'를 산출한다. 가상 좌표는, 실공간의 Y방향에 대응하는 제1 가상축(Y'축이라고 부른다)과, 실공간의 X방향에 대응하는 제2 가상축(X'축이라고 부른다)에 의하여 정의되는 평면 좌표이다. 또한, 가상 좌표에서는, 실공간의 Z방향(높이 방향)에 대응하는 제3 가상축(Z'축)이 정의되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 제1 제어 장치(6)는, 스크라이브 라인 형성 시의 제어 주기별 위치 (X', Y')와 회동각 θ'를 예정 가공 궤적으로서 출력한다. 즉, 제1 제어 장치(6)는, 제어 주기(예를 들면, 1ms)별로 커터 부재(37)를 직선적으로 이동시키는 예정 가공 궤적을 산출한다. 그 결과, 제1 제어 장치(6)는, 곡선 형상의 스크라이브 라인을 다각형에 의하여 표현하는 예정 가공 궤적을 산출하고 있는 것이 된다.
따라서, 제1 제어 장치(6)는, 제어 주기별(제어 지령이 이루어지는 주기별) 커터 부재(37)의 이동량 및 회동량이 가능한 한 작아지도록, 커터 부재(37)의 가상 좌표의 위치 (X', Y') 및 회동각 θ'를 산출한다. 예를 들면, 커터 부재(37)의 제어 주기별 이동량이 μm 오더가 되도록, 위치 (X', Y') 및 회동각 θ'를 산출한다.
이것에 의하여, 제1 제어 장치(6)는, 임의 형상의 스크라이브 라인을 보다 충실하게 재현할 수 있는 예정 가공 궤적을 산출할 수 있다. 특히, 제어 주기별 이동량을 작게 하여 곡선을 보다 많은 정점을 갖는 다각형으로 표현함으로써, 곡선 형상의 스크라이브 라인을 보다 충실하게 재현할 수 있다.
또한, 제어 주기별 이동량 및 회동량을 작게 함으로써, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)가, 제1 이동 기구(11), 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 회동 기구(35)의 피드백 제어를 하기 쉽게 할 수 있다는 효과도 있다. 특히, 제1 이동 기구(11)는, 중량이 있는 테이블(1)을 1제어 주기 동안에 과잉 이동시키면, 피드백 제어가 되고 있어도 테이블(1)의 위치를 양호한 정밀도로 제어할 수 없다. 따라서, 1제어 주기당 테이블(1) 등의 이동량을 작게 함으로써, 피드백 제어의 효과를 크게 하여, 양호한 정밀도로 테이블(1) 등의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 제1 제어 장치(6)는, 제1 이동 기구(11)에 대하여 이하에 설명하는 추종 동작을 실행하면서, 상기 단계 S11에 있어서의 예정 가공 궤적의 산출을 계속하여, 소정의 타이밍에 산출된 예정 가공 궤적(예정 가공 궤적의 X'좌표값과, 회동각 θ')을 제2 제어 장치(7)에 출력한다.
제1 제어 장치(6)에 있어서 예정 가공 궤적의 산출을 개시하여, 예정 가공 궤적의 적어도 일부를 산출한 후, 제1 제어 장치(6)는, 단계 S12에 있어서, 제2 제어 장치(7)에 대하여, 가상 좌표 상의 커터 부재(37)의 위치 및 회동각에 추종하도록, 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)를 제어하도록 지령한다. 이하, 제1 이동 기구(11), 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)가 가상 좌표 상의 커터 부재(37)의 위치 및 회동각에 추종하는 동작을 하는 것을, 「추종 동작」이라고 부른다.
단계 S12에 있어서의 추종 동작 개시 지시의 출력 시에, 제1 제어 장치(6)는, 제2 제어 장치(7)에 다른 설정 조건 등을 송신한다.
단계 S12에서 제1 제어 장치(6)가 추종 동작 개시 지시를 제2 제어 장치(7)에 출력 후, 단계 S13에 있어서, 커터 부재(37)의 위치 및 회동각의 제어가 개시된다. 구체적으로는, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)에 있어서 이하의 제어가 실행된다.
제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 단계 S131 및 S132에 있어서, 가상 좌표 상의 커터 부재(37)의 위치 (X', Y') 및 회동각 θ'(예정 가공 궤적)로부터, 가상 좌표 상에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 이동 궤적을 산출한다. 이후, 이 스크라이브 라인 형성 시의 회동 기구(35)의 구동축의 이동 궤적을 「회동축 궤적」이라고 부른다.
이하, 도 6 및 도 7을 이용하여, 회동축 궤적의 산출 방법을 상세하게 설명한다. 도 6은, 회동 기구의 구동축으로부터의 고정날의 위치 어긋남의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7은, 회동축 궤적의 산출 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
이하의 설명에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회동각 θ가 0일 때, 고정날(37b)이, 양의 X방향으로 x, 양의 Y방향으로 y만큼 회동 기구(35)의 구동축으로부터 어긋나 있는 것으로 한다. 이때에, 고정날(37b)의 예정 가공 궤적으로서, 도 7에 나타내는, 시점(始點)이 (X1', Y1')(회동각 θ': 0), 종점이 (X2', Y2')(회동각 θ': Θ), 중심각이 Θ인 원호가 지정된 경우의 회동축 궤적의 시점 (X3', Y3')과 종점 (X4', Y4')의 산출 방법을 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 회동축 궤적의 시점 (X3', Y3')은, (X1'-x, Y1'-y)로 산출할 수 있다. 한편, 회동축 궤적의 종점의 X'좌표값 (X4')는, X2'-(x*cosΘ-y*sinΘ)로 산출할 수 있고, 회동축 궤적의 종점의 Y'좌표값 (Y4')는, Y2'-(x*sinΘ+y*cosΘ)로 산출할 수 있다. 이것에 의하여, 도 7에 나타내는 예에서는, 예정 가공 궤적의 원호의 반경보다 작은 반경을 갖는 원호 형상의 회동축 궤적이 산출된다.
또한, 상기의 회동축 궤적의 산출 방법은 일례이며, 가상 좌표 및 회동각 θ의 정의 등에 따라 적절히 변경된다.
본 실시 형태에서는, 제1 제어 장치(6)가 제1 이동 기구(11)를 제어하므로, 회동축 궤적의 Y'성분은 제1 제어 장치(6)에 의하여 산출된다(단계 S131). 한편, 제2 제어 장치(7)가 제2 이동 기구(5)를 제어하므로, 회동축 궤적의 X'성분은 제2 제어 장치(7)에 의하여 산출된다(단계 S132).
회동축 궤적을 산출 후, 가상 좌표에 있어서 산출된 회동축 궤적을, 실공간의 좌표계의 궤적으로 변환한다. 구체적으로는, 제1 제어 장치(6)는, 단계 S133에 있어서, 현재의 제어 주기에 있어서의 회동축 궤적의 Y'좌표값에, Y방향에 있어서의 가상 좌표의 원점 O'와 기판의 원점 O의 어긋남량(ΔY로 한다)을 가산하여, 실공간의 Y방향에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 위치를 Y'+ΔY로 산출할 수 있다.
한편, 제2 제어 장치(7)는, 단계 S134에 있어서, 현재의 제어 주기에 있어서의 회동축 궤적의 X'좌표값에, X방향에 있어서의 가상 좌표의 원점 O'와 기판의 원점 O의 어긋남량(ΔX로 한다)을 가산하여, 실공간의 X방향에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 위치를 X'+ΔX로 산출할 수 있다.
또한, 제2 제어 장치(7)는, 현재의 제어 주기에 있어서의 예정 가공 궤적의 회동각 θ'를, 그대로 실공간에 있어서의 회동각 θ로 한다(즉, θ=θ'). 또한, 실공간의 Z방향에 있어서의 커터 부재(37)의 위치는, 상기의 단계 S2 및 S3에서 결정된 Z방향의 원점으로부터 하방향으로 약간 진행된 위치로 한다. 이 위치는, 예를 들면, 고정날(37b)을 어느 정도의 힘으로 기판 표면에 접촉시킬지에 따라 적절히 결정할 수 있다.
그 후, 제1 제어 장치(6)는, 단계 S135에 있어서, 실공간의 Y방향에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 기판에 대한 위치가, 상기의 단계 S133에서 산출한 위치 (Y'+ΔY)가 되는 제어량을, 제1 이동 기구(11)에 출력한다.
한편, 제2 제어 장치(7)는, 단계 S136에 있어서, 실공간의 X방향에 있어서의 회동 기구(35)의 구동축의 기판에 대한 위치가, 상기의 단계 S134에서 산출한 위치 (X'+ΔX)가 되는 제어량을, 제2 이동 기구(5)에 출력한다. 또한, 커터 부재(37)의 회동각 θ가 회동각 θ'가 되는 제어량을, 회동 기구(35)에 출력한다. Z방향의 커터 부재(37)의 이동이 따르는 경우에는, 제3 이동 기구(33)에 대하여, 대응하는 제어량을 출력한다.
현재의 제어 주기에 있어서의 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 및 회동 기구(35)의 제어를 완료 후, 제2 제어 장치(7)는, 단계 S137에 있어서, 제1 제어 장치(6)에 대하여 상기 기구의 제어를 완료한 것을 통지한다.
상기의 단계 S13(단계 S131~S137)은, 예정 가공 궤적으로서 산출된 모든 위치 (X', Y') 및 회동각 θ'에 대하여 반복하여 실행된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 스크라이브 장치(100)에서는, 제1 제어 장치(6)가 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하고, 그 후, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)가, 헤드부(3)에 있어서의 커터 부재(37)(고정날(37b))의 위치와 회동 기구(35)의 구동축의 어긋남량을, 예정 가공 궤적에 가미하여 회동축 궤적을 산출하고 있다. 즉, 제1 이동 기구(11) 및 제2 이동 기구(5)는, 회동 기구(35)의 구동축이 예정 가공 궤적으로부터 상기의 어긋남량만큼 어긋난 궤적 상을 이동하도록 제어된다.
이것에 의하여, 스크라이브 장치(100)는, 커터 부재(37)(고정날(37b))를 예정 가공 궤적대로 충실하게 이동시킬 수 있으므로, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 있다.
또한, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)는, 회동축 궤적을 산출하기 위하여 예정 가공 궤적에 가미하는 어긋남량을, 커터 부재(37)(고정날(37b))의 회동각 θ에 의거하여 산출하고 있다. 또한, 회동축 궤적은, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7)의 제어 주기별로 산출되고 있다. 이것에 의하여, 보다 정확한 회동축 궤적을 산출할 수 있다.
(5) 실시 형태의 공통 사항
상기 제 1 실시 형태는, 하기의 구성 및 기능을 공통으로 갖고 있다.
스크라이브 장치(예를 들면, 스크라이브 장치(100))는, 헤드부(예를 들면, 헤드부(3))와, 회동 기구(예를 들면, 회동 기구(35))와, 이동 기구(예를 들면, 제1 이동 기구(11) 및 제2 이동 기구(5))와, 제어 장치(예를 들면, 제1 제어 장치(6) 및 제2 제어 장치(7))를 구비한다. 헤드부에는 커터 부재(예를 들면, 커터 부재(37))가 장착된다. 커터 부재는, 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성한다. 회동 기구는, 헤드부에 장착되어 커터 부재를 회동시킨다. 이동 기구는, 기판에 대하여 헤드부를 이동시킨다. 제어 장치는, 회동축 궤적에 의거하여 이동 기구를 제어한다. 회동축 궤적은, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 회동 기구의 회동축의 궤적을 나타낸다.
또한, 제어 장치는, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하고, 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동축의 어긋남량을 예정 가공 궤적에 가미하여 회동축 궤적을 산출한다.
상기의 스크라이브 장치에서는, 이동 기구를 제어하는 제어 장치가, 스크라이브 라인 형성 시에 있어서의 커터 부재의 예정 가공 궤적에 대하여, 헤드부에 있어서의 커터 부재의 위치와 회동 기구의 회동축의 어긋남량을 가미하여 회동축 궤적을 산출하고 있다. 즉, 이동 기구는, 회동축이 예정 가공 궤적으로부터 상기의 어긋남량만큼 어긋난 궤적 상을 이동하도록 제어된다.
이것에 의하여, 상기의 구성을 갖는 스크라이브 장치는, 커터 부재를 예정 가공 궤적대로 충실하게 이동시킬 수 있으므로, 스크라이브 라인을 지정된 대로 충실하게 형성할 수 있다.
2. 다른 실시 형태
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 특히, 본 명세서에 기재된 복수의 실시 형태 및 변형예는 필요에 따라 임의로 조합 가능하다.
상기의 도 4 및 도 5의 플로차트로 나타낸 제어 동작은, 발명의 요지를 벗어나지 않는 한, 각 단계의 처리 내용, 각 단계의 실행 순서를 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 도 5의 플로차트의 단계 S131~S134는 순서를 변경할 수 있다. 구체적으로는, 가상 좌표에 있어서의 예정 가공 궤적을 실공간의 좌표의 궤적으로 변환 후, 상기의 회동축 궤적을 산출할 수도 있다.
(A) 스크라이브 장치(100)는, 복수의 헤드부(3)(커터 부재(37))를 구비해도 된다. 이 경우, 제2 제어 장치(7)는, 헤드부(3)마다 설치된다. 또한, 제1 제어 장치(6)로 산출된 예정 가공 궤적은 모든 제2 제어 장치(7)에 출력되고, 각 제2 제어 장치(7)는, 자신이 제어하는 커터 부재(37)를 장착한 대응하는 헤드부(3)에 있어서의, 자신이 제어하는 회동 기구(35)의 구동축과 커터 부재(37)의 위치의 어긋남량에 의거하여 회동축 궤적을 산출한다. 이것에 의하여, 동일 형상의 복수의 소편을 1개의 기판으로부터 잘라낼 수 있음과 더불어, 각 헤드부(3)(커터 부재(37))의 가공의 편차를 고려한 회동축 궤적을 산출할 수 있다.
(B) 도 8에 나타내는 바와 같이, 헤드부(3)를 X방향으로 슬라이딩 가능하게 하는 가교 부재(4)는, 테이블(1) 상에 설치된 제4 이동 기구(21)에 의하여, Y방향으로 이동 가능하게 되어 있어도 된다(갠트리 구동 방식의 스크라이브 장치(100')). 제4 이동 기구(21)는, 예를 들면, Y방향으로 연장되는 리니어 모터이다. 도 8은, 스크라이브 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.
(C) 상기의 제1 실시 형태에서는, 제1 이동 기구(11), 제2 이동 기구(5), 제3 이동 기구(33), 회동 기구(35)는, 각 기구의 제어 부하를 고려하여 복수의 제어 장치에 의하여 제어되고 있었지만, 이에 한정되지 않고, 1개의 제어 장치에 의하여 이들 기구 모두를 제어해도 된다.
본 발명은, 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치에 널리 적용할 수 있다.
100, 100': 스크라이브 장치 1: 테이블
11: 제1 이동 기구 2: 토대
3: 헤드부 31: 본체
33: 제3 이동 기구 34: 고정 부재
35: 회동 기구 36: 커플링부
37: 커터 부재 37a: 유지 부재
37b: 고정날 4: 가교 부재
5: 제2 이동 기구 6: 제1 제어 장치
7: 제2 제어 장치 8: 스위칭 허브
9: 상위 컴퓨터 O, O': 원점
θ, θ': 회동각 21: 제4 이동 기구

Claims (4)

  1. 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 커터 부재가 장착된 헤드부와,
    상기 헤드부에 장착되어 상기 커터 부재를 회동시키는 회동 기구와,
    상기 기판에 대하여 상기 헤드부를 이동시키는 이동 기구와,
    상기 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 상기 회동 기구의 회동축의 궤적을 나타내는 회동축 궤적에 의거하여, 상기 이동 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 상기 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하고, 상기 헤드부에 있어서의 상기 커터 부재의 위치와 상기 회동축의 어긋남량을 상기 예정 가공 궤적에 가미하여 상기 회동축 궤적을 산출하는, 스크라이브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 회동축 궤적을 산출하기 위하여 상기 예정 가공 궤적에 가미하는 어긋남량을, 상기 커터 부재의 회동각에 의거하여 산출하는, 스크라이브 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 예정 가공 궤적을, 실공간의 제1 방향에 대응하는 제1 가상축과, 실공간의 제2 방향에 대응하는 제2 가상축을 적어도 갖는 가상 좌표에 있어서의 상기 커터 부재의 궤적으로서 산출하는, 스크라이브 장치.
  4. 가공 대상인 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 커터 부재가 장착된 헤드부와, 상기 헤드부에 장착되어 상기 커터 부재를 회동시키는 회동 기구와, 상기 기판에 대하여 상기 헤드부를 이동시키는 이동 기구를 구비하는 스크라이브 장치의 제어 장치에 의한 제어 방법으로서,
    상기 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 상기 커터 부재의 예정 가공 궤적을 산출하는 단계와,
    상기 헤드부에 있어서의 상기 커터 부재의 위치와 상기 회동 기구의 회동축의 어긋남량을 상기 예정 가공 궤적에 가미하여, 상기 스크라이브 라인의 형성 시에 있어서의 상기 회동축의 궤적을 나타내는 회동축 궤적을 산출하는 단계와,
    상기 회동축 궤적에 의거하여 상기 이동 기구를 제어하는 단계를 구비하는, 제어 방법.
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