TW202122231A - 切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種即使是在高速下進行刻劃也能夠在直線上形成高精度的刻劃道之切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具，其安裝有於下端具有切割刀輪6之切割刀夾持具2的旋轉軸8，且旋轉軸8經由軸承10而被安裝在朝下方開口的圓筒狀之蓋體21的內部，蓋體21被安裝於刻劃頭9的安裝孔22；切割刀夾持具安裝結構設置有彈性體23，彈性體23被設置於蓋體21的外周面，且彈性體23用以填補該蓋體21與刻劃頭9的安裝孔22的配合公差，以抑制因前述配合公差所致使之切割刀夾持具安裝結構體1的反衝。

Description

切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具
本發明係有關一種切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具，該切割刀夾持具安裝結構用以將為了保持被使用在玻璃等脆性材料基板的表面上進行分斷用的刻劃道(切槽)之加工時的切割刀輪(亦稱為刻劃輪)之切割刀夾持具安裝在刻劃裝置的刻劃頭。
過去，在為了分斷玻璃基板等之脆性材料基板的加工中，一般已知的方法係將切割刀輪(cutter wheel)按壓於基板表面以形成相互正交之X-Y方向的複數條刻劃道，其後，沿著刻劃道自背面側施加外力以撓彎基板，藉此分別分斷成單位基板，例如發明專利文獻1所揭示的內容。
切割刀輪係透過切割刀夾持具安裝結構體而被安裝在刻劃裝置(scribe device)的刻劃頭(scribe head)之安裝孔來使用。圖5係顯示習知技術的切割刀夾持具安裝結構體者。
切割刀夾持具安裝結構體1’係具備切割刀夾持具2以及用以保持此切割刀夾持具2的夾持具接頭3。切割刀夾持具2係具有大致呈圓柱狀的本體4，且切割刀輪6係透過與該本體4的軸心正交之輪軸5而旋轉自如地被安裝於此本體4的下端部分。
又在本體4的上部係設置有安裝於夾持具接頭3時之定位用的安裝部7。安裝部7係具備裁切本體4而形成之平面部7a及傾斜面7b。平面部7a係相對於本體4的軸心呈平行。又，本體4係由鐵等的磁性材料所構成。
夾持具接頭3係具備在上部向上下方向延伸之旋轉軸8，此旋轉軸8係透過上下一對的滾珠軸承10、11而可轉動地安裝於刻劃裝置的刻劃頭9。在上下的滾珠軸承10、11其各自的內環10a、11a之上下之間係夾設有軸環(collar)12，使得上下的間隔被緊密地填埋。又，旋轉軸8的上端係透過與上部的滾珠軸承之內環11a螺合或嵌合等手段而被接合，藉此阻止旋轉軸8自軸承脫離到下方。又，滾珠軸承之外環10b、11b係藉由與刻劃頭9的安裝孔22嵌合等的手段而被結合。
進一步地，夾持具接頭3係由用以容納切割刀夾持具2的剖面大致呈圓形之開口部14朝向下方開口而形成，且在其內部深處部(上端)係安裝有用以吸附保持切割刀夾持具2的磁鐵15。另外，在開口部14的內部係設置有在遠離開口部14的軸心之處延伸於與該軸心正交的方向之定位用的平行銷16。藉此，當切割刀夾持具2被插入開口部14時，平行銷16係接觸於切割刀夾持具2的傾斜面7b而使切割刀輪6的方向變得固定，並使切割刀輪6的接地點(ground point)以相對於旋轉軸8的軸心在切割刀輪前進方向後方僅偏移L1之方式被定位。此偏移係用以發揮切割刀輪前進時始終會意欲回到行進方向之所謂的「腳輪(caster)功效」，以助長切割刀輪的直進性者。
然而，於上述的切割刀夾持具中，曾有在進行X方向或Y方向的刻劃道加工時，在刻劃的一開始就發生相對於如圖6所示之規定的預定刻劃道S傾斜偏移前進之「傾斜切割」的刻劃道S1之情事。此「傾斜切割」的發生原因係起因於下述事由。 通常，在內環與外環之間包夾了滾珠或滾子等滑動件(slider)之軸承中，滑動件與內環及外環之間係存在著間隙(公差(common difference))。因此會產生下列情形：在無負載時(非刻劃時)，切割刀夾持具2係利用自重(own weight)僅降下前述間隙；反之，在負載時(刻劃時)，係利用因按壓切割刀輪的基板所產生的反作用力(reactive force)而僅升起前述間隙。這被認為是由於伴隨著如上述的內部間隙所產生之旋轉軸8的上下方向的動作使旋轉軸僅些微地旋轉，且於刻劃初期時即在切割刀輪產生晃動(擺動(oscillation)現象)而傾斜偏移前進所致使。像這樣在刻劃初期時就傾斜偏移，即便在其後的前進中因腳輪功效而恢復直行前進，也會變成所形成的是自如圖6所示之規定的預定刻劃道偏移傾斜行進之刻劃道S1，而使刻劃精度變得不良。
在此，本發明人等為了解決上述問題，起先是提案了如發明專利文獻2及發明專利文獻3所示之切割刀夾持具安裝結構。於該等文獻中，係以在旋轉軸的上方配置將該旋轉軸與軸承內環同時恆定地吸引至上方並升起的磁鐵，而抑制軸承的內部間隙所造成的旋轉軸之反衝的方式所構成。藉由透過該磁鐵的吸引而消除旋轉軸的反衝，而變得能夠有效地抑制刻劃開始初期之「傾斜切割」的發生。〔先前技術文獻〕 〔發明專利文獻〕
〔發明專利文獻1〕日本特許第5210356號公報。 〔發明專利文獻2〕日本特開第2018-140597號公報。 〔發明專利文獻3〕日本特開第2019-64084號公報。
〔發明所欲解決之課題〕
另外，在使用了習知技術之切割刀夾持具安裝結構體的刻劃裝置中，當以高速形成刻劃道時，雖然很少見，但曾有刻劃道S2被形成為如圖7所示的波形線狀之情事。在發明人等之驗證下，波浪之振幅寬度W係透過切割刀輪的前進速度而以數十µ m至數百µ m的寬度產生，且有刻劃速度越快產生頻率也越高的傾向。當發生這樣的現象時，當然會使分斷道的精度變得不良，而無法獲得最高品質的產品。
會發生這樣的現象之原因被認為是由於切割刀夾持具安裝結構體與將此嵌入之刻劃頭的固定方法所造成的影響。在具備有多數個刻劃頭的大型刻劃裝置中，為了容易安裝至切割刀夾持具安裝結構體的刻劃頭，即使是在固定了切割刀夾持具安裝結構體的狀態下，仍有在與刻劃頭的安裝孔之間存在著配合公差(為了配合之最小必要限度的間隙)之裝置。由於此配合公差，被認為在高速下的刻劃時，切割刀夾持具安裝結構體的些許晃動，或是由裝置產生的振動的放大，而造成波浪現象容易發生。即便是使用覆蓋旋轉軸之周圍的附蓋式(發明專利文獻2之圖4以及發明專利文獻3之圖3、圖4的類型)之切割刀夾持具安裝結構體，亦被認為當像這樣的晃動或振動變大時，其抑制也會變得困難。
再者，即使是上述的附蓋式之切割刀夾持具安裝結構體，亦具有特別是在從基板下側的刻劃時之切屑等微細的粉塵係通過軸承之內環及外環的間隙而滲入至蓋體的內部並蓄積，而使旋轉軸之滑順的動作受到阻礙的可能性。
在此，本發明係有鑑於上述的課題，以提供一種在高速刻劃時也能夠以直線形成高精度的刻劃道之切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具作為主要的目的。
此外，本發明的另一目的係在於提供一種能夠確實防止在刻劃時粉塵滲入至蓋體內部之具備高度防塵功能的切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具。〔解決課題之技術手段〕
為了解決上述課題，在本發明中係採用了如以下的技術手段。亦即本發明之切割刀夾持具安裝結構係構成如下：於下端具有切割刀輪之切割刀夾持具的旋轉軸係經由軸承而被安裝在朝下方開口的圓筒狀之蓋體的內部，且前述蓋體係被安裝於刻劃頭的安裝孔；於前述蓋體的外周面係設置有用以填補前述蓋體與前述刻劃頭的前述安裝孔的配合公差之彈性體。
在此較佳地，前述彈性體係構成如下：為環狀，且被分配在蓋體外周面的上下方而設置了複數個。〔發明之功效〕
藉由上述的構成，所具有的功效如下：由於因配合公差所產生的間隙會消失，因此能夠阻止由刻劃時之切割刀夾持具安裝結構體的配合公差所造成的晃動現象，且能夠抑制高速前進時之晃動或振動的影響而沿著規定的預定刻劃道來正確地進行直線的刻劃道加工。
在本發明中，較佳地係構成如下：於前述蓋體係設置有洩氣孔。 藉此，能夠使在將蓋體嵌入刻劃頭的安裝孔時透過彈性體而被壓縮之安裝孔內的空氣自洩氣孔流出並流入蓋體內，而可容易地進行蓋體的嵌入操作。
在本發明中，較佳地係構成如下：在前述蓋體的下部與前述軸承之下方位置連接至前述旋轉軸的部分的周壁之間係形成有用以防止粉塵的滲入之曲徑(labyrinth)結構。 藉此，能夠防止在刻劃時切屑等粉塵滲入至蓋體內部，而得以長期地維持旋轉軸之圓滑的動作。
在本發明中，較佳地係構成如下：前述軸承的內環係被安裝於前述旋轉軸；前述軸承的外環係被安裝於前述蓋體；前述旋轉軸的上部係配置有磁鐵；並配置有藉由被前述磁鐵吸引而將前述旋轉軸連同前述內環升起的磁性體。 藉此，上述配合公差的間隙被消除，並且軸承內環及軸承外環間的間隙亦消失，而變得能夠進行更精密的直線之刻劃道加工。
再者，自另一觀點所完成之本發明的切割刀夾持具係構成如下：於下端具有切割刀輪之切割刀夾持具的旋轉軸係經由軸承而被安裝在朝下方開口的圓筒狀之蓋體的內部；於前述蓋體的外周面係設置有用以填補供該蓋體安裝之刻劃頭的安裝孔與蓋體的配合公差之彈性體；以及在前述蓋體的下部與前述軸承之下方位置連接至前述旋轉軸的部分之間形成有用以防止粉塵的滲入之曲徑結構。 藉此，能夠簡單地形成切割刀夾持具的外裝，並且在嵌入至刻劃頭的安裝孔之際，配合公差所產生的間隙消失，而能夠阻止刻劃時之切割刀輪的晃動現象。除此之外，藉由曲徑結構，係能夠防止切屑等微細的粉塵滲入至蓋體內部之情事。
以下係根據圖1至圖3詳細說明本發明之第一實施態樣的切割刀夾持具之安裝結構。在本發明之切割刀夾持具的安裝結構中，其一部分係包括持有與上述圖5所示之習知技術的切割刀夾持具安裝結構相同功能之組成元件。因此，有關具有相同功能的部分係標記相同符號來說明。
本發明之第一實施態樣的切割刀夾持具安裝結構體1係具備切割刀夾持具2以及用以保持該切割刀夾持具2的夾持具接頭3。切割刀夾持具2係具有大致呈圓柱狀的本體4，且切割刀輪6係透過正交於該本體4的軸心之輪軸5而旋轉自如地被安裝於該本體4的下端部分。此外，在本發明中，下側係指作為加工對象之脆性材料基板所在的方向之意思。
又在本體4的上部係設置有安裝於夾持具接頭3時之定位用的安裝部7。安裝部7係具備裁切本體4而形成之平面部7a及傾斜面7b。平面部7a係相對於本體4的軸心呈平行。又，本體4係由鐵等的磁性材料所構成。
夾持具接頭3係具備在上部向上下方向延伸之旋轉軸8，該旋轉軸8係透過上下之軸承10、11而可轉動地安裝於朝下方開口的圓筒狀之蓋體21的內部，且前述蓋體21係被嵌合至刻劃裝置的刻劃頭9之安裝孔22而安裝。在上下的軸承10及軸承11之各自的內環10a及內環11a之間係夾設有軸環12，使得上下之軸承的間隔被緊密地填埋。又在旋轉軸8的上端面係安裝有磁鐵13。另外，下部的軸承10之外環10b係透過與蓋體21嵌合、內環10a係透過與旋轉軸8嵌合等的手段而各自結合。
進一步地，夾持具接頭3係由用以容納切割刀夾持具2的剖面大致呈圓形之開口部14朝向下方開口而形成，且在其內部深處部(上端)係安裝有用以吸附保持切割刀夾持具2的磁鐵15。 另外，在開口部14的內部係設置有在遠離開口部14的軸心之處延伸於與該軸心正交的方向之定位用的平行銷16。藉此，當切割刀夾持具2被插入開口部14時，平行銷16係接觸於切割刀夾持具2的傾斜面7b而使切割刀輪6的方向變得固定，並使切割刀輪6的接地點以相對於旋轉軸8的軸心在切割刀輪前進方向後方僅偏移L1之方式被定位。
進一步地，在旋轉軸8的磁鐵13之上方且於蓋體21的頂板21a之下表面，係安裝有用以吸引前述磁鐵13而將旋轉軸8升起至上方之作為磁性體的鋼球18。藉由該鋼球18與磁鐵13的吸引作用，旋轉軸8係連同被安裝於該旋轉軸8之軸承之內環10a及內環11a恆常保持在僅被升起軸承的內部間隙之姿勢，且無負載時(非刻劃時)不會因自重而在軸承的內部間隙之間移動至下方。因此，內部間隙所造成的反衝消失，故得以防止刻劃初期時之切割刀輪6的擺動現象。此外，雖然磁鐵13的吸附力係吸引而升起旋轉軸8至上方者，但上述之「腳輪功效」所產生之旋轉軸8的旋轉係使用在被容許範圍者。
進一步地於本發明中，在前述蓋體21的外周面係設置有用以填補該蓋體21與刻劃頭9之安裝孔22的配合公差之呈環狀的彈性體之O形環(o-ring)23。O形環23係被分配在蓋體外周面的上下方而設置了兩個。另外，於蓋體21的頂板21a係設置有上下貫穿的洩氣孔21b。
又在前述蓋體21的下部與連接至旋轉軸8的夾持具接頭3的周壁之間，係形成有用以防止粉塵向軸承滲入的曲徑結構24。該曲徑結構24係以由環狀的凹凸段部所構成之間隙所形成，藉此得以在不妨礙旋轉軸8的旋轉性下而發揮高度的防塵功效。進一步地，在曲徑結構24的凹凸段部之中，在軸承前的凹部之底部係設置有分支的溝槽，且通向已成迴轉盲道(cul-de-sac)的空間24a。藉由將滲入至曲徑結構24的粉塵蓄積於該空間24a，係得以更確實地抑制粉塵向軸承的滲入。
進一步地，於刻劃頭9的安裝孔22之下部內表面所相對的位置係設置有一對的球形柱塞(ball plunger)25及球形柱塞25，且於蓋體21的下部外周面之蓋體21的嵌入規定位置係設置有供該球形柱塞25彈性地接合之環狀的接合槽21c。
又在本實施例中，可選擇性地限制旋轉軸8之轉動的轉動限制棒26係被安裝在自蓋體21貫穿旋轉軸8之插通孔21d及插通孔8a。形成於旋轉軸8之插通孔8a係以容許磁鐵13的吸引所產生之旋轉軸8的上下移動之大小所形成。在將切割刀輪6恆常朝向固定方向來進行刻劃的情況下係安裝轉動限制棒26。此外，在容許旋轉軸8的轉動之情況下係省略該轉動限制棒26。
於上述構成中，由於用以填補蓋體21之外周面與刻劃頭9的安裝孔22之內周面的配合公差之O形環23係被分配於上下兩處而設置，因此能夠在蓋體21的上下方很均衡地填補因配合公差所造成的間隙。藉此，係變得能夠阻止刻劃時之切割刀夾持具安裝結構體1的上述配合公差所造成之晃動現象，且變得能夠以直線形成高精度的刻劃道。
又由於在蓋體21的頂板21a係設置有上下貫穿的洩氣孔21b，因此能夠使在將蓋體21嵌入刻劃頭9的安裝孔22時透過O形環23而被壓縮之安裝孔22內的空氣自洩氣孔21b流出並流入蓋體21內，藉此得以容易地進行蓋體21的嵌入操作。
又由於刻劃頭9的安裝孔22之下部內表面所相對的位置係設置有一對的球形柱塞25及球形柱塞25，且於蓋體21的下部外周面之蓋體21的嵌入規定位置係設置有供該球形柱塞25彈性地接合之環狀的接合槽21c，因此在將蓋體21嵌入至規定位置時，球形柱塞25係彈性地接合於接合槽21c，而得以抑制切割刀夾持具安裝結構體1自安裝孔22脫離之情事。
圖4係顯示本發明之第二實施態樣者。於上述第一實施態樣中，作為切割刀夾持具安裝結構體，雖然使用了夾持具接頭來保持切割刀夾持具，但在此實施態樣中係省略夾持具接頭，而將切割刀夾持具與旋轉軸一體成形。其他的組成元件係與前述的第一實施例相同。因此，與第一實施例相同的組成元件係標記相同的符號予以圖示。
切割刀夾持具102係具有大致呈圓柱狀的本體104，且切割刀輪106係透過正交於該本體104的軸心之輪軸105而旋轉自如地被安裝於該本體104的下端部分。切割刀夾持具102係具備在其上部向上下方向延伸之旋轉軸108。 又在蓋體21的下部與軸承10之下方位置連接至旋轉軸108的本體104的周壁之間，係形成有與上述實施例相同之用以防止粉塵滲入的曲徑結構124。
在此實施例中，亦能夠發揮與前述第一實施例相同之下列功效：藉由用以填補配合公差之O形環23而能夠阻止切割刀夾持具安裝結構體在刻劃時之晃動現象的功效，或是藉由洩氣孔21b而使蓋體21嵌入時之壓縮空氣流出的功效等。
以上，雖然針對本發明之代表性的實施例進行了說明，但本發明並非被限定於上述的實施態樣者。例如，作為用以可旋轉地支撐旋轉軸8之軸承，雖然於上述實施例中係使用了內置滾珠者，但亦可為內置了圓錐體或圓柱體的滾子之軸承。另外，軸承的數量亦可增減而實施。進一步地，雖然於上述實施例中係將彈性體設定為兩個，但亦可設定為具有預定的寬度之一個的彈性體，或是亦可設定為三個以上。針對彈性體的形狀亦雖然於上述實施例中係設定為環狀，但亦可設定為將複數個彈性體以帶狀或點狀地設置於蓋體的外周。於此情況下，較佳地係在蓋體的外周圓周上，等間隔地設置複數個彈性體。再者，洩氣孔係可設定為在蓋體的側面開口，亦可設定為在蓋體的側面所形成之溝槽。又進一步地，作為磁鐵13所吸引的磁性體雖然係使用了鋼球18，但只要是利用能夠被磁鐵13吸引之具有磁性的材料所形成者，亦可將圓柱、角柱等其他形狀的構件設置於旋轉軸的上部。再者，在本發明中，在達成其目的且不脫離申請專利範圍之範圍內，係可適當地進行修正、變更。〔產業上之可利用性〕
本發明係可應用於用以保持在玻璃等之脆性材料基板的表面進行分斷用之刻劃道加工的切割刀輪之切割刀夾持具安裝結構及切割刀夾持具。
1,1’:切割刀夾持具安裝結構體 2,102:切割刀夾持具 3:夾持具接頭 4,104:本體 5,105:輪軸 6,106:切割刀輪 7:安裝部 7a:平面部 7b:傾斜面 8,108:旋轉軸 8a,21d:插通孔 9:刻劃頭 10,11:軸承 10a,11a:內環 10b,11b:外環 12:軸環 13:磁鐵 14:開口部 15:磁鐵 16:平行銷 18:鋼球 21:蓋體 21a:頂板 21b:洩氣孔 21c:接合槽 22:安裝孔 23:O形環(彈性體) 24,124:曲徑結構 24a:空間 25:球形柱塞 26:轉動限制棒 S:預定刻劃道 S1,S2:刻劃道 W:振幅寬度
〔圖1〕係本發明之切割刀夾持具安裝結構體的立體圖。 〔圖2〕係顯示將切割刀夾持具安裝結構體安裝於刻劃頭的安裝孔前之剖面圖。 〔圖3〕係顯示將切割刀夾持具安裝結構體安裝於刻劃頭的安裝孔的狀態之剖面圖。 〔圖4〕係顯示本發明的第二實施例之同圖3的剖面圖。 〔圖5〕係顯示習知技術之切割刀夾持具安裝結構的剖面圖。 〔圖6〕係顯示利用透過習知技術的切割刀夾持具安裝結構所安裝之切割刀輪在基板進行刻劃時的軌跡之俯視圖。 〔圖7〕係進一步顯示利用透過其他習知技術的切割刀夾持具安裝結構所安裝之切割刀輪在基板進行刻劃時的軌跡之俯視圖。
1:切割刀夾持具安裝結構體
2:切割刀夾持具
3:夾持具接頭
4:本體
5:輪軸
6:切割刀輪
7:安裝部
7a:平面部
7b:傾斜面
8:旋轉軸
8a:插通孔
9:刻劃頭
10,11:軸承
10a,11a:內環
10b,11b:外環
12:軸環
13:磁鐵
14:開口部
15:磁鐵
16:平行銷
18:鋼球
21:蓋體
21a:頂板
21b:洩氣孔
21c:接合槽
22:安裝孔
23:O形環(彈性體)
24:曲徑結構
24a:空間
25:球形柱塞
26:轉動限制棒

Claims (6)

  1. 一種切割刀夾持具安裝結構，其中： 安裝有於下端具有切割刀輪之切割刀夾持具的旋轉軸，且前述旋轉軸係經由軸承而被安裝在朝下方開口的圓筒狀之蓋體的內部，前述蓋體係被安裝於刻劃頭的安裝孔； 前述切割刀夾持具安裝結構設置有彈性體，前述彈性體係被設置於前述蓋體的外周面，且前述彈性體係用以填補前述蓋體與前述刻劃頭的前述安裝孔的配合公差。
  2. 如請求項1所記載之切割刀夾持具安裝結構，其中，前述彈性體為環狀，且被分配在蓋體外周面的上下方而設置了複數個。
  3. 如請求項1或請求項2所記載之切割刀夾持具安裝結構，其中，於前述蓋體係設置有洩氣孔。
  4. 如請求項1或請求項2所記載之切割刀夾持具安裝結構，其中，在前述蓋體的下部與前述軸承之下方位置連接至前述旋轉軸的部分的周壁之間係形成有曲徑結構，前述曲徑結構係用以防止粉塵的滲入。
  5. 如請求項1或請求項2所記載之切割刀夾持具安裝結構，其中： 前述軸承的內環係被安裝於前述旋轉軸； 前述軸承的外環係被安裝於前述蓋體； 前述旋轉軸的上部係配置有磁鐵； 並配置有藉由被前述磁鐵吸引而將前述旋轉軸連同前述內環升起的磁性體。
  6. 一種切割刀夾持具，其中： 安裝有於下端具有切割刀輪之切割刀夾持具的旋轉軸，且前述旋轉軸係經由軸承而被安裝在朝下方開口的圓筒狀之蓋體的內部； 前述切割刀夾持具係設置有彈性體，前述彈性體係被設置於前述蓋體的外周面，且前述彈性體係用以填補刻劃頭的安裝孔與前述蓋體的配合公差，前述刻劃頭的前述安裝孔係用以安裝前述蓋體；以及 形成有曲徑結構，前述曲徑結構係形成在前述蓋體的下部與前述軸承之下方位置連接至前述旋轉軸的部分之間，且前述曲徑結構係用以防止粉塵的滲入。
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