TW201307224A - 切割裝置及維持其加壓壓力之方法 - Google Patents

Abstract

一種切割裝置及一種維持切割裝置之加壓壓力之方法。切割裝置包括一Z軸馬達、一移動單元、一加壓單元、一壓力控制單元、一相對位移感測單元及一控制單元。移動單元藉由Z軸馬達上下移動，並連接一柱狀體。加壓單元能上下移動，包括一切割頭及一切割刀輪。切割頭之一第一端連接柱狀體之一柱狀桿。切割刀輪設置於切割頭之一第二端。壓力控制單元控制柱狀體之一內壓，使加壓單元產生一加壓壓力。相對位移感測單元，測量加壓單元及移動單元間之一相對位移。控制單元接收自相對位移感測單元之相對位移訊號，傳輸一驅動訊號至Z軸馬達。

Description

切割裝置及維持其加壓壓力之方法

本發明係關於一種切割裝置以及關於一種維持該切割裝置加壓壓力之方法，特別係關於一種切割裝置，其能在切割玻璃基板時，即使玻璃基板之表面有曲度，也能維持對玻璃基板施予一致的一加壓壓力，本發明另外亦特別係關於一種維持該切割裝置之加壓壓力之方法。

一般來說，液晶顯示面板(Liquid Crystal Displays,LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)、有機電致發光面板(organic EL panels)、無機電致發光面板(inorganic EL panels)、穿透式投影面板(transparent projector panels)、反射式投影面板(reflective projector panels)等係均廣泛地用作平板顯示器(flat panel displays)。這些平板顯示器的製程係包括了切割具脆性之母玻璃基板(之後簡稱為「玻璃基板」)成固定大小。

切割玻璃基板之過程係包括移動一切割刀輪之一切割過程，切割刀輪之材質係如鑽石，切割刀輪會在一壓力下沿著玻璃基板上一預設的切線(cutting line)進行切割，以於玻璃基板上形成一切割線(scribing line)；以及一破碎過程，可藉由對玻璃基板施壓並對玻璃基板提供一彎曲力矩，或是藉由對玻璃基板提供蒸氣並使切割線之裂痕變寬。

圖1為一種用以導引切割過程之切割裝置之一代表例。以下，將說明切割過程之關於說明。

如圖1所示，切割裝置1000係包括一基座100、一Z軸馬達200、一移動單元300以及一加壓單元400。Z軸馬達200係設置於基座100上。移動單元300係藉由Z軸馬達200而縱向移動。一柱狀體310係連接於移動單元300。加壓單元400係包括一切割頭410以及一切割刀輪422。切割頭410係連接於柱狀體310之一柱狀桿311。刀輪支架421係設置於切割頭410下方。加壓單元400係能對應移動單元300縱向移動。

Z軸馬達200係固設於基座100。一傳送螺絲210係連接於Z軸馬達200，移動單元300係連接於傳送螺絲210，使移動單元300能藉由Z軸馬達200之作動而縱向移動。

一導引元件，如一線性導引元件110係包括一導軌(未表示)係設置於基座100上，以導引移動單元300。

移動單元300係包括一移動塊320以及一移動支架330。移動塊320係連接於傳送螺絲210，移動支架330係固設於移動塊320。移動支架330係連接於線性導引元件110，使得移動支架330能沿基座100之導軌反覆進行縱向地移動。

柱狀體310係固設於移動塊320，柱狀體310之柱狀桿311係連接於加壓單元400。

加壓單元400係包括一切割頭410以及一刀輪單元 420。切割頭410係連接於柱狀桿311，刀輪單元420係連接於切割頭410之下方。

刀輪單元420係包括一刀輪支架(wheel holder)421以及一切割刀輪422。刀輪支架421係設置於切割頭410下方，且能水平地旋轉，而切割刀輪422係連接於刀輪支架421。

較佳地，切割頭410係連接於基座100之線性導引元件110或一交叉滾子導引組件120，使得切割頭410能縱向地移動。

一壓力控制單元500，如一調節器(regulator)或其相似物，係連接於柱狀體300。壓力控制單元500係用以維持施予玻璃基板(如圖2所示之元件符號P)之加壓壓力的恆定。

舉例來說，如圖2所示，若玻璃基板P具有一彎曲部分，則在切割過程中，柱狀桿311會瞬間向上移動。在此情況下，壓力控制單元500操控柱狀體310的壓力，使切割刀輪422對玻璃基板P施予的壓力能維持恆定。

然而，切割過程中，切割裝置移動的速度相對較快，使得調節器要能快速地對於玻璃基板P的曲度變化進行反應並且改變柱狀體310的內壓是相當困難的。施予玻璃基板P表面的壓力無法維持恆定，最後會導致產品發生缺陷。

有鑑於上述先前技術所造的問題，本發明之一目的係 提供一種切割裝置，於切割玻璃基板時，即使玻璃基板的表面有彎曲，也能維持對玻璃基板的壓力恆定，另提供一種維持該切割裝置之施壓壓力的方法。

為達上述目的，本發明之一實施例之切割裝置，係包括一Z軸馬達、一移動單元、一加壓單元、一壓力控制單元、一相對位移感測單元以及一控制單元。移動單元係藉由Z軸馬達而上下移動，且一柱狀體係連接於移動單元。加壓單元係對應移動單元而上下移動。加壓單元係包括一切割頭及一切割刀輪。切割頭之一第一端係連接於柱狀體之一柱狀桿，切割刀輪係設置於切割頭之一第二端。壓力控制單元係控制柱狀體之一內壓，使加壓單元產生一加壓壓力。相對位移感測單元係測量加壓單元及移動單元間之一相對位移。一控制單元係接收來自相對位移感測單元之一相對位移訊號，並傳輸一驅動訊號至Z軸馬達。

在本發明一實施例中，相對位移感測單元係設置於移動單元及加壓單元或移動單元及加壓單元其中之一。

在本發明另一實施例中，本發明係提供一切割裝置，包括一Z軸馬達、一移動單元、一加壓單元、一壓力控制單元、一相對位移感測單元以及一控制單元。移動單元係藉由Z軸馬達而上下移動，且一柱狀體係連接於移動單元。加壓單元係對應移動單元而上下移動。加壓單元係包括一切割頭及一切割刀輪。切割頭之一第一端係連接於柱狀體之一柱狀桿。切割刀輪係設置於切割頭之一第二端。壓力控制單元係控制柱狀體之一內壓，使加壓單元產生一 加壓壓力。一相對位移感測單元，測量移動單元及一玻璃基板之一表面間之一相對位移。控制單元係接收來自相對位移感測單元之一相對位移訊號，並傳輸一驅動訊號至Z軸馬達。

在本發明一實施例中，相對位移感測單元係包括一間隙感測器，設置於移動單元。

在本發明一實施例中，間隙感測器係對應該切割裝置移動之一方向上之前側。

本發明另提供一種維持一切割裝置之一加壓壓力之方法，其步驟包括利用一壓力控制單元控制一柱狀體之一內壓，並切割一玻璃基板；當切割玻璃基板時，測量一移動單元與一加壓單元間之一相對位移；以及當測量到的相對位移改變時，傳輸一訊號至Z軸馬達，並於相對位移改變之一方向上補償移動單元之一位移。

本發明係又提供一種維持一切割裝置之一加壓壓力之方法，其方法步驟係包括利用一壓力控制單元控制一柱狀體之一內壓，並切割一玻璃基板；當切割玻璃基板時，利用一感測器測量一移動單元與玻璃基板間之一間隙，其中感測器係固設於移動單元；以及當測量到的間隙改變時，傳輸一訊號至一Z軸馬達，並於該間隙改變之一方向上補償該移動單元之一位移。

在本發明一實施例中，測量間隙之步驟係被導引於切割裝置移動之一方向之前側測量。

在本發明一實施例中，補償步驟之一補償位移係藉由 將Z軸馬達之一旋轉圈數乘以一傳送螺絲之一螺距而決定，其中傳送螺絲係連接於Z軸馬達。

在本發明一實施例中，相對位移之一變化速率係對應於一柱狀桿延伸或收縮之一速率。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種切割裝置及一種維持該切割裝置之施壓壓力的方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

以下，本發明將參照圖3至圖7說明本發明之較佳實施例。其中，相同之元件符號將表示為相同或相似之元件。

如圖3及圖4所示，本發明之一切割裝置1000係包括一基座100、一Z軸馬達200、一移動單元300、一加壓單元400以及一壓力控制單元500。Z軸馬達200係設置於基座100上。移動單元300係藉由Z軸馬達200而縱向移動。一柱狀體310係連接於移動單元300。加壓單元400係包括一切割頭410及一切割刀輪422。切割頭410之一第一端係連接於柱狀體310之一柱狀桿311，切割刀輪422係設置於切割頭410之一第二端。加壓單元400之設置方式為能對應移動單元300而縱向移動。壓力控制單元500係控制柱狀體310之一內壓。

詳細來說，Z軸馬達200係固設於基座100。傳送螺絲210係連接於Z軸馬達200，移動單元300係連接於傳送螺絲210，使得移動單元300能藉由Z軸馬達200之作 動而縱向移動。

一導引元件，如一線性導引元件110係包括一導軌(未表示)設置在基座100上以導引移動單元300。

移動單元300係包括一移動塊320以及一移動支架330。移動塊320係連接於傳送螺絲210，而移動支架330係固設於移動塊320。移動支架330係連接於線性導引元件110，使移動支架330能沿基座100之導軌反覆地縱向移動。

柱狀體310係固設於移動塊320，柱狀體310之柱狀桿311係連接於加壓單元400。

加壓單元400係包括切割頭410以及一刀輪單元420。切割頭410係連接於柱狀桿311，刀輪單元420係連接於切割頭410之下方。

刀輪單元420係包括一刀輪支架421以及切割刀輪422。刀輪支架421係設置於切割頭410下方，且能水平地旋轉。切割刀輪422係連接於刀輪支架421。

較佳地，切割頭410係連接於基座100之線性導引元件110或一交叉滾子導引元件120，使切割頭410能縱向地移動。

最終，移動單元300能藉由Z軸馬達200之旋轉而縱向移動，以及加壓單元400能藉由設置在移動單元300上之柱狀體310而對應移動單元300縱向移動。

壓力控制單元500可係為習知之一調節器或其相似物。

如圖3及圖4所示，一位移感測器610係設置於移動單於300及/或加壓單元400。位移感測器610係用以測量移動單元300及加壓單元400間之一相對位移。

位移感測器610可係為一接觸式的位移感測器(contact displacement sensor)或一非接觸式的位移感測器(non-contact displacement sensor)。

接觸式位移感測器之代表例可為一差動變壓器(differential transformer)，如線性可動差動變壓器(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)。此一差動變壓器係包括三個線圈(一個初級線圈(primary coil)及兩個次級線圈(secondary coils))以及一活動鐵芯(moving core)，其作動原理是，交流電將初級線圈磁化，當活動鐵芯接觸一目標物後，每個次級線圈會產生一電壓，將兩有差異的電壓相結合後，能計算出一電壓差，並藉此輸出位移。

在本發明之一實施例中，位移感測器係為接觸式位移感測器，其中三個線圈及活動鐵芯係分別設置於移動單元300以及加壓單元400，或分別係設置於加壓單元400以及移動單元300。

非接觸式位移感測器主要可係為一渦電流感測器(eddy current sensor)、一光學感測器(optical sensor)、一超音波感測器(ultrasonic sensor)等。

渦電流感測器係利用一高頻磁場(high-frequency magnetic field)進行作動。詳細來說，設置在感測器頭部之一線圈係通以一高頻電流後，會產生一高頻磁場。在這 磁場中若具有一目標物，由於電磁誘導的關係，磁通量會流經目標物的表面且垂直的渦電流也會流過目標物，因而改變感應線圈之阻抗。此現象會導致震動的變化。渦電流感測器就是利用震動的變化來偵測與目標物的距離。

尤其是，當目標物與感應器頭部間的距離變小，若測到的一波形與一參考波形的相差增加時，則震動的強度會變小。因此，係正比於目標物與感測器頭部間距離的一數值，能藉由偵測震動強度及相差而得。

在本發明一實施例中，位移感測器係為渦電流感測器，而感測器頭部係設置於移動單元300或加壓單元400其中之一，使磁通量能通過另一者之表面。

光學感測器係包括一發光單元(light-emitting unit)以及一光學元件(optical element)，係分別套設至相對移動的兩元件上。再者，一分度盤(index plate)以及一活動刻度(moving scale)係設置於發光單元及光學元件之間，並分別設置在兩相對移動之元件上。光學感測器之作動方式是當活動刻度相對於分度盤移動時，光學元件能讀取分度盤及移動刻度間的光的亮度訊號(luminance signals)，因而能測得兩者之間的一位移。而光學感測器可係為具代表性的一線性刻度(linear scale)。

在本發明一實施例中，位移感測器係為光學感測器，如圖3及圖4所示，一發光單元及一活動刻度611係設置在加壓單元400上，而一刻度讀取器(scale reader)612係設置於移動單元300上，其中刻度讀取器612係包括一 光學元件及一分度盤。

舉例來說，圖3、圖4以及圖5為說明活動刻度611固設於切割頭410，且刻度讀取器610係連接於移動支架330。

而超音波感測器之作用原理為，一感測器頭部能產生一超音波，並接收一目標物反射回來之回音，之後，感測器計算發出訊號到接收到回音之間的時間差，來決定到目標物之間的距離。

在本發明一實施例中，位移感測器係為超音波感測器，超音波感測器的頭部係設置在移動單元300或加壓單元400其中之一，而一反射盤(reflective plate)可設置在另一者，以增進回音接收的可靠度。由於超音波感測器的特性，測量的範圍可以很廣。因此，超音波感測器能輕易地套用於本發明之切割裝置，而不須考量移動單元300及加壓單元400間的距離。

此外，如圖6所示，本發明之移動單元300上可設置一間隙感測器620，以測量移動單元300及玻璃基板P間的間隙。

需特別注意的是，當間隙感測器620設置於切割裝置1000相對於玻璃基板P向前移動之方向的前側時，間隙感測器620能在切割裝置接觸到曲度之前先偵測到一曲度，因而能使一控制單元700更精準且容易地控制切割裝置，進而提升Z軸馬達200針對玻璃基板P曲度變化進行反應的效能。而有關於調控單元700之描述，將於稍後描述。

對此，本發明之間隙感測器620能依據切割刀輪422對應玻璃基板P之輸送方向而設置在移動單元300之前側、左側及右側，而間隙感測器620能依據玻璃基板P相對於切割裝置1000之移動方向而選擇性地設置。

若如圖3、圖4及圖5所示之位移感測器610或如圖6所示之間隙感測器620測得一相對位移，並產生一相關訊號，控制單元700能依據相對位移訊號，傳輸一驅動訊號至Z軸馬達200。

換句話說，Z軸馬達200是在控制單元700之控制下作動，藉此讓移動單元300在加壓單元400相對於移動單元300位移改變的一方向上移動，或是在移動單元300與玻璃基板P表面間之間隙改變的一方向上移動，以降低柱狀體310之內壓，因而能維持加壓壓力之恆定。

本發明之一相對位移感測單元600，如圖3所示，可以係為位移感測器610或間隙感測器620。

以下，將參照圖5及圖7說明本發明之一實施例之一種維持切割裝置之加壓壓力的方法。

圖7係說明維持切割裝置之加壓壓力之方法，且該切割裝置之移動單元300及/或加壓單元400係設有位移感測器610。

首先，當壓力控制單元500依據玻璃基板P被施壓之一預設壓力來調整柱狀體310之內壓至一數值，以完成切割之作動。

當完成切割作動之後，位移感測器610係偵測移動單 元300與加壓單元400間的一相對位移。

若相對位移維持在原始數值而沒有改變，表示玻璃基板P沒有曲度，則能正常地繼續進行切割之作動。

同時，若在切割過程中，因玻璃基板P之曲度而使測量到的相對位移發生變化，則相對位移之變化速率係傳輸至控制單元700。舉例來說，測得的相對位移變化速率係與柱狀桿311之延伸或收縮之一速率有關。

控制單元700根據相對位移的變化速率傳輸一訊號至Z軸馬達200，並驅動傳送螺絲210，使移動單元300能於相對位移改變的方向上移動，因而對相對位移的改變進行補償。

在補償相對位移之改變的步驟中，一補償位移能藉由將Z軸馬達200之旋轉圈數乘以連接於Z軸馬達200之傳送螺絲210的螺距而決定。

這樣一來，當相對位移的改變得到補償，柱狀桿311的延伸或收縮速率實質上沒有改變，則能維持加壓控制單元500預設的加壓壓力。

也就是說，在切割過程中對應於玻璃基板P的曲度，移動單元300會跟著上下移動，因此對玻璃基板P所施予之加壓壓力係維持在預設值。

雖然在圖中所顯示的玻璃基板P的曲度是一向上凸面，但本發明相同之技術手段亦可以係應用於具有向下凸面的曲度之玻璃基板P。

綜上所述，在本發明中，即使玻璃基板的表面彎曲， 但當切割玻璃基板時，對玻璃基板施予的加壓壓力能維持在預設值，因而能避免切割的作動失敗。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

100‧‧‧基座

1000‧‧‧切割裝置

110‧‧‧線性導引元件

120‧‧‧交叉滾子導引組件

200‧‧‧Z軸馬達

210‧‧‧傳送螺絲

300‧‧‧移動單元

310‧‧‧柱狀體

311‧‧‧柱狀桿

320‧‧‧移動塊

330‧‧‧移動支架

400‧‧‧加壓單元

410‧‧‧切割頭

420‧‧‧刀輪單元

421‧‧‧刀輪支架

422‧‧‧切割刀輪

500‧‧‧壓力控制單元

600‧‧‧相對位移感測單元

610‧‧‧位移感測器

611‧‧‧活動刻度

612‧‧‧刻度讀取器

620‧‧‧間隙感測器

700‧‧‧控制單元

P‧‧‧玻璃基板

圖1為習知技術之一切割裝置之示意圖；圖2為習知技術之一切割裝置沿一玻璃基板之一彎曲表面通過之側視圖；圖3為本發明之一切割裝置之示意圖；圖4為圖3之為一位移感測器之結構之局部放大示意圖；圖5為本發明之一實施例之切割裝置之示意圖，其中該切割裝置之加壓壓力係能維持恆定；圖6為本發明之另一實施例之切割裝置之結構示意圖，其中該切割裝置之加壓壓力係能維持恆定；以及圖7為維持圖5結構之加壓壓力之方法流程圖。

200‧‧‧Z軸馬達

210‧‧‧傳送螺絲

300‧‧‧移動單元

310‧‧‧柱狀體

311‧‧‧柱狀桿

400‧‧‧加壓單元

410‧‧‧切割頭

500‧‧‧壓力控制單元

610‧‧‧位移感測器

611‧‧‧活動刻度

612‧‧‧刻度讀取器

700‧‧‧控制單元

P‧‧‧玻璃基板

Claims (10)

1. 一種切割裝置，包括：一Z軸馬達；一移動單元，其係藉由該Z軸馬達而上下移動，且一柱狀體係連接於該移動單元；一加壓單元，其係對應該移動單元而上下移動，該加壓單元係包括：一切割頭，其一第一端係連接於該柱狀體之一柱狀桿，及一切割刀輪，其係設置於該切割頭之一第二端；一壓力控制單元，其係控制該柱狀體之一內壓，使該加壓單元產生一加壓壓力；一相對位移感測單元，測量該加壓單元及該移動單元間之一相對位移；以及一控制單元，接收來自該相對位移感測單元之一相對位移訊號，並傳輸一驅動訊號至該Z軸馬達。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切割裝置，其中該相對位移感測單元係設置於該移動單元及該加壓單元或該移動單元及該加壓單元其中之一。
3. 一種切割裝置，包括：一Z軸馬達；一移動單元，其係藉由該Z軸馬達而上下移動，且一柱狀體係連接於該移動單元；一加壓單元，其係對應該移動單元而上下移動，該加 壓單元係包括：一切割頭，其一第一端係連接於該柱狀體之一柱狀桿，及一切割刀輪，其係設置於該切割頭之一第二端；一壓力控制單元，其係控制該柱狀體之一內壓，使該加壓單元產生一加壓壓力；一相對位移感測單元，測量該移動單元及一玻璃基板之一表面間之一相對位移；以及一控制單元，接收來自該相對位移感測單元之一相對位移訊號，並傳輸一驅動訊號至該Z軸馬達。
4. 如申請專利範圍第3項所述之切割裝置，其中該相對位移感測單元係包括一間隙感測器，設置於該移動單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之切割裝置，其中該間隙感測器係對應該切割裝置移動之一方向上之前側。
6. 一種維持一切割裝置之一加壓壓力之方法，其中該切割裝置係如申請專利範圍第1項所述之切割裝置，該方法包括下列步驟：利用一壓力控制單元控制一柱狀體之一內壓，並切割一玻璃基板；當切割該玻璃基板時，測量一移動單元與一加壓單元間之一相對位移；以及當測量到的該相對位移改變時，傳輸一訊號至一Z軸馬達，並於該相對位移改變之一方向上補償該移動單 元之一位移。
7. 一種維持一切割裝置之一加壓壓力之方法，其中該切割裝置係如申請專利範圍第3項所述之切割裝置，該方法包括下列步驟：利用一壓力控制單元控制一柱狀體之一內壓，並切割一玻璃基板；當切割該玻璃基板時，利用一感測器測量一移動單元與該玻璃基板間之一間隙，其中該感測器係固設於該移動單元；以及當測量到的該間隙改變時，傳輸一訊號至一Z軸馬達，並於該間隙改變之一方向上補償該移動單元之一位移。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該測量該間隙之步驟係被導引於該切割裝置移動之一方向之前側測量。
9. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之方法，其中該補償步驟之一補償位移係藉由將該Z軸馬達之一旋轉圈數乘以一傳送螺絲之一螺距而決定，其中該傳送螺絲係連接於該Z軸馬達。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該相對位移之一變化速率係對應於一柱狀桿延伸或收縮之一速率。