TW499402B - Method for scribing brittle material, scribing head and scribing apparatus - Google Patents

Description

499402 A7 ___B7_ __ 五、發明說明（ί ) 【發明之詳細說明】 【發明所屬之技術領域】 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明，係有關一種用於在玻璃板等脆性材料之表面 形成劃線之技術，尤其是有關適合於形成互相交叉之刻痕 之劃線方法、劃線頭及劃線裝置。 【習知技術】 用於電子零件材料之方形玻璃，係以1塊大玻璃板爲 母材，並將該母材切的小小的而得。切斷時，首先一邊依 序錯開行走開始位置，一邊同時反覆進行讓刀輪往單方向 行走於母材表面之作業既定次數，以形成平行之刻痕，然 後，將刀輪之行走方向改爲與上次交叉之方向，藉以進行 交叉劃線（形成互相交叉之刻痕）之作業。其次，將交叉劃 線後之母材送至裂片機(break machine)，並藉該裂片機對 母材施加既定壓力，以讓母材順沿刻痕斷開，而得到所要 的方形玻璃。 上述劃線作業所使用之劃線裝置中，例如如圖12所示 之裝置爲大家所知。又，在該圖中，假設左右方向爲X方 向，直交於紙面之方向爲Y方向後，說明如下。 該劃線裝置，係具備 能水平旋轉之平台20，用以利用真空吸引機構固定所 載置之玻璃板G ;平行之一對導軌21、21，用以支撐該平 台20並使其能移動於γ方向；滾珠螺桿22，用以順沿該 導軌21、21移動平台20 ;導桿23，順沿X方向架設於平 3 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) "" "" 499402 A7 __B7__ 五、發明說明（7 ) 台20上方；劃線頭1，設置於該導桿23並能滑動於X方 向；用以讓該劃線頭1滑動之馬達24 ;刀輪保持構件4， 設置於劃線頭1之下部並能升降、搖動自如；刀輪5，裝 設於該刀輪保持構件4之下端並能旋轉；及一對CCD攝影 機25，設置於導桿23之上方，辨識標在平台20上玻璃板 G之對準記號。 ， 這種構成之劃線裝置中，在劃線頭本體2，將刀輪保 持構件4透過與玻璃板G面垂直之旋轉軸7，設置成圍繞 旋轉軸7之軸心搖動自如，並藉由將刀輪5設置在該刀輪 保持構件4上，且位於往與行走方向相反之方向偏離旋轉 軸7之軸心位置之位置，以使劃線頭行走中，讓刀輪5跟 隨劃線頭本體2，藉以取得刀輪5之直進安定性。 【發明所欲解決之課題】 然而，上述之習知劃線裝置，當玻璃板僅在單方向上 形成刻痕時沒有任何問題，但是若要進行交叉劃線時，就 如圖13所示，在刀輪5所通過最初形成之刻痕之附 近，不形成之後待形成之刻痕L4〜L6，即所謂交點跳越之 現象頻繁地發生。若該交點跳越存在於玻璃板，則欲將玻 璃板用前述裂片機斷開時，玻璃板將不順著刻痕斷開玻璃 板，結果，不良品大量產生，而有生產效率變得極低之問 題。 因此，本發明者們，爲追究上述交點跳越之原因，不 斷地硏究結果，首先發現了當刀輪通過既存之刻痕時，刀 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · T----------•裝--------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 _ B7 ___ -- 五、發明說明（）） 輪保持構件將微妙地振動。因此，進一步探究該刀輪保持 構件振動所發生之原因，結果，該原因爲隔著先前已形成 之刻痕兩側之玻璃表面附近所潛在之內部應力。即’當刀 輪通過既存之劃線時，由於潛在於該刻痕兩側之內部應力 ，使劃線頭加在玻璃板面上所需之劃線力量被削弱’結果 發生交點跳越之現象。 ， 又，劃線開始時，刀輪一接觸玻璃板端面之瞬間’刀 輪保持構件就振動，而造成端面上不形成刻痕之原因。 本發明，係爲解決上述習知問題點之發明，其目的爲 提供劃線方法及劃線頭以及劃線裝置，使進行交叉劃線時 ，控制刀輪保持構件之搖動範圍，藉以交點跳越不發生’ 且在劃線開始端不會不形成刻痕。 【用以解決課題之手段】 爲達成上述目的，有關本發明之一種劃線方法，其特 徵在於： 使用劃線頭，該劃線頭的構造，係在行走於脆性材料 上之劃線頭本體上，透過與脆性材料面垂直之旋轉軸’以 能繞該旋轉軸之軸心搖動自如的方式設置刀輪保持構件’ 並在刀輪保持構件上，以位於往與前述行走方向相反之方 向偏離前述旋轉軸之軸心之位置的方式設置刀輪；以在脆 性材料表面形成互相交叉的刻痕時，在劃線中控制前述刀 輪保持構件，以使其搖動範圍爲〇°〜2° 。 又，有關本發明之一種劃線頭，其構造係在行走於脆 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ’ T----------•裝--------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ___B7 _ 五、發明說明（气） 性材料上之劃線頭本體上，透過與脆性材料面垂直之旋轉 軸，以能繞該旋轉軸之軸心搖動自如的方式設置刀輪保持 構件，並在該刀輪保持構件上，以位於往與前述行走方向 相反之方向偏離前述旋轉軸之軸心之位置的方式設置刀輪 ;其特徵在於： 搖動控制機構，係設在劃線頭本體上，以在劃線中控 制前述刀輪保持構件，而使其搖動範圍爲〇°〜2° 。 再者，有關本發明之一種劃線裝置，係具備 用以載置脆性材料之平台； 配置於該平台上方之劃線頭；及 交叉劃線機構，係藉由該劃線頭，以在前述平台上之 脆性材料上形成互相交叉之刻痕； 前述劃線頭，係在行走於脆性材料上之劃線頭本體上 ，透過與脆性材料面垂直之旋轉軸，以能繞該旋轉軸之軸 心搖動自如的方式設置刀輪保持器，並在該刀輪保持構件 上，以位於往與前述行走方向相反之方向偏離前述旋轉軸 之軸心之位置的方式設置刀輪；該劃線裝置之特徵在於： 具備搖動控制機構，用於在劃線中控制前述刀輪保持 構件，以使其搖動範圍爲〇°〜2° 。 有關本發明之劃線方法及劃線頭及劃線裝置由於具有 如上述特徵，故一邊確保用以只能維持刀輪直進性之刀輪 保持構件之搖動動作，一邊能抑制潛在於劃線開始位置附 近及交點附近之內部應力之影響至最小。 本發明之目的雖能達成刀輪保持構件之搖動範圍在如 6 t紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4格（210 x 297公釐） ~ J.------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ____B7___ 五、發明說明（S ) 上述之0°〜2°內，但是較佳者係將Ql至q2之距離(gp偏 移量a)設爲2.5mm且搖動範圍爲約1°時才能得最大效果 〇 【發明之實施例】 以下’將本發明之實施例以參照圖式的方式說明。又 ，有關本發明之劃線方法，係因在劃線頭及劃線裝置所實 施者，故在此以劃線頭及劃線裝置之實施例之說明，來替 代劃線方法之實施例之說明。 圖1’係在有關本發明之劃線方法及劃線頭及劃線裝 置中，用以說明劃線頭本體、刀輪保持構件及刀輪之位置 關係，與刀輪保持構件之搖動範圍之槪略圖，該圖（a)係前 視圖，該圖(b)係仰視圖。圖2，係顯示有關本發明之劃線 頭之實施例之一例，該圖(a)係前視圖，該圖(b)係仰視圖。 劃線頭1，係如圖2所示，具備劃線頭本體2、軸承箱 3、刀輪保持構件4、刀輪5及彈壓機構6。 劃線頭本體2，其下部有缺口，並在該缺口部8收容 軸承箱3。軸承箱3，係其一端部透過軸承1〇連結於穿過 劃線頭本體2之水平之支軸9，另外，另一端部抵接設在 劃線頭本體2內且與支軸9平行之制止軸11，在由制止軸 11所制止之範圍內繞支軸9之軸心旋轉。 刀輪保持構件4，係透過與脆性材料面垂直之旋轉軸7 ，而以能繞旋轉軸7之軸心仏搖動自如的方式設置在軸承 箱3。在旋轉軸7與軸承箱3之間介裝軸承12。又，在旋 7 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "" •T----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂--- # 499402 A7 -------B7 五、發明說明（b ) 轉軸7之上方，係設置彈壓機構6，並以該彈壓機構6之 蓄勢力透過旋轉軸7及刀輪保持構件4作用於刀輪的方式 構成。 刀輪5，係如圖1所示，設置在刀輪保持構件4，並位 於往與劃線頭之行走方向相反之方向（在圖1係左方向)偏 離上述旋轉軸7之軸心Q!位置之位置Q2。 通常，Qi至Q2之距離，係即偏移量a，設定爲0.5mm 以上10mm以下。 在此，刀輪保持構件4，係劃線中，控制搖動範圍A 爲爲0°〜2° ，然而其控制機構，係在圖2所示之情形， 利用形成於軸承箱3下面之溝槽13。即，將刀輪保持構件 4以其上端部收容於軸承箱3之溝槽13之方式裝配，當刀 輪保持構件4搖動至搖動範圍之最大値時，使位於刀輪保 持構件4之上端部四角落中之任一對角組之角落41、44 (42、43)抵接於溝槽13之兩內壁面131、132。藉此，因調 整溝槽13之兩內壁面131、132與刀輪保持構件4上端部 之兩側面45、46之間之間隙，故能調整成刀輪保持構件4 之搖動範圍A在上述既定範圍。因此，若取大間隙則能增 加搖動範圍A，相反地若取小間隙則能減少搖動範圍A。 用以控制刀輪保持構件4搖動之控制機構，係除了上 述之例之外，亦能利用對刀輪5之刃尖負荷之增減。即， 利用若增加刃尖負荷則抑制刀輪保持構件4之搖動動作之 方法，因而藉減少刃尖負荷來增加搖動範圍A，相反地籍 增加刃尖負荷來減少搖動範圍A。具體而言’以下列方法 8 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)a4規格（21〇x 297公爱） d----------裝--------訂—------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ____B7__ 五、發明說明（1 ) 調整刀輪保持構件4之搖動範圍Α。 首先，刀輪保持構件4之搖動範圍A因受脆性材料之 性質、厚度及刀輪5種類之各因素左右，故將該等各資料 記億於劃線裝置控制部之記憶體(省略圖示）。 其次，操作劃線裝置之控制部（省略圖示)以選擇進行 劃線之脆性材料之材質、厚度、及所使用之刀輪5之種類 。根據該等因素，劃線裝置之控制部就決定對刀輪5之刃 尖負荷，且該數値被設定一次。 接著，以該數値進行試劃線。這時測定刀輪保持構件 4之搖動範圍A來調整刃尖負荷，以使該測定値在爲〇° 〜2°之範圍內並適合於所要劃線之脆性材料之數値。 在此，測定刀輪保持構件4之搖動範圍A之方法例如 有如圖3或圖4所示之方法。 圖3所示之方法，係利用透過型雷射位移感測器者。 雷射位移感測器，係將其發光側14與受光側15，以在劃 線頭本體2下面隔著刀輪保持構件4之方式，順沿劃線頭 1之行走方向彼此面對而設置。從發光側14發射複數道平 行之雷射光L，並在受光側15接收未被刀輪保持構件4所 遮住之雷射光L。在此，如圖3(b)所不’右刀輪保持構件4 與劃線頭1之行走方向完全一致時，從發光側14所發射之 雷射光L中位於刀輪保持構件4兩側之複數道雷射光L就 全部到達受光側15。若刀輪保持構件4搖動，則因之前通 過刀輪保持構件4兩側之雷射光L之一部分或全部將被刀 輪保持構件4遮住而不能到達受光側15 ’故藉觀察該被遮 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · • 0 n n n n n n n · n n l n n n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ______B7_ 五、發明說明（？） 住之雷射光L之光量變化，得以測定刀輪保持構件4搖動 至什麼程度，即刀輪保持構件4之搖動範圍A。 圖4所示之方法，係利用用於測出物體之間隔距離之 位移感測器者。該位移感測器，係在劃線頭本體2之下面 ，設於刀輪保持構件4之四角落中任一角落41之側方並靠 近刀輪保持構件4。若刀輪保持構件4搖動，則隨著該搖 動其中一角落41與位移感測器16之距離改變，故藉得知 其變動量，而能測定刀輪保持構件4搖動至什麼程度。 一邊根據前述刃尖負荷進行試劃線，一邊用上述之測 定方法測定刀輪保持構件4之搖動範圍A，結果，若測定 値不符合要進行劃線之脆性材料之適合數値，則階段地一 次微小量來增減刃尖負荷。 此處，爲了讓刃尖負荷能極細微調整，例如（未圖示） 將氣壓缸用於彈壓機構6，若用電動氣動式調節器(electr〇-pneumatic regulator)供應壓縮空氣給該氣壓缸，則例如能 將0 MPa〜4.903325 X li^MPa分成256個等級之微小量之 壓力設定。 再者，控制刀輪保持構件4搖動之控制機構，係若考 慮能使搖動範圍爲爲〇°〜2°者，則有好幾種。例如，組 合前述2種方法，即組合利用軸承箱3之溝槽13之方法與 利用對刀輪5之刃尖負荷增減之方法。該場合能設定更好 的最佳劃線條件。 又，控制刀輪保持構件4搖動之控制機構並不限於上 述例，亦可構成爲(未圖示)在旋轉軸7之適當處例如設置 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ____ B7__ 五、發明說明（巧） 突起’另一方面，將與該突起抵接之制止槽設置於劃線頭 本體2之適當處。 其次，圖5，.係顯示有關本發明之劃線裝置之實施例 。該圖所示之劃線裝置，因與圖12所示之習知劃線裝置相 比僅是劃線頭不一樣而已，故對同一構成要件使用同一符 號並省略其說明。又，該劃線裝置之劃線頭1，亦因與上 述之劃線頭1係同一構成，故在此僅對劃線動作做說明。 首先，藉由上方之CCD攝影機25、25辨識玻璃板G 上之對準記號，以測定固定在平台20上之玻璃板G之位 置是否偏離定位置。其結果上，例如若測出玻璃板對於平 台20之旋轉軸偏離定位置0° ，則將平台20圍繞該旋轉 軸旋轉-6» ° 。又，例如若測出玻璃板G向Y方向僅偏離 距離a，則將平台20向Y方向移動距離-a。 其次，啓動馬達24，劃線頭1順沿導桿23而移動至 劃線開始位置。 若劃線頭1已移動至劃線開始位置，則讓劃線頭本體 2下降直到刀輪5抵達玻璃面爲止。 其次，在用劃線頭本體2內之彈壓機構將既定之壓力 作用於刀輪5後之狀態，藉由馬達24將劃線頭1順沿導桿 23移動，藉以在玻璃板G面上形成X方向之刻痕。反覆 該動作目的之刻痕條數次。 如此，若完成X方向之全部劃線後，則將平台20圍 繞該旋轉軸旋轉90° ，並進行與上述同樣之劃線動作，形 成既定之條數之Y方向之刻痕。由此完成交叉劃線。這是 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · "7----------裝--------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 ____B7__ 五、發明說明（θ ) 交叉劃線方法之一例。 圖6至圖11，係顯示測定交點跳越之發生率(以下， 稱之交點跳越率)後之結果之曲線圖，該測定方法，係對將 在下面說明之羅氏硬度(Knoop hardness)及厚度相異之6種 類玻璃板，使用數種之不同直徑之刀輪，並將劃線頭之行 走速度及對玻璃面之切深量之條件保持一定（行走速度 300mm/sec，切深量0.15mm)，讓刀輪保持構件之搖動範圍 從4°至0°之範圍內每次改變Γ 。又，各曲線圖之縱軸 爲交點跳越率，橫軸爲搖動範圍。上述之羅氏硬度’係使 用第1對稜角爲172。30,，第2對稜角爲.130° ，且截面 呈菱形之鑽石四角錐壓子，將在試驗面壓上凹處時之負荷1 ，用永久凹處之較長對角線長度所求得之投影面稹來除後 之商而言。如以下式子所示。 【數1】

Hk=14.229F/d2 在此，Hk係羅氏硬度，F係負荷(kgf)，d係凹處之較 長對角線長度(mm)。 由上述各曲線圖所知，使刀輪保持構件之搖動範圍爲 0。〜2。時，交點跳越率比該範圍外之情形爲低，旦Γ時 能得最佳結果。 【發明之效果】 如以上說明，根據本發明要進行交叉劃線時，藉由控 制刀輪保持構件之搖動範圍則不會發生交點跳越’又’在 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "7------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 五、發明說明（Λ ) 劃線開始端會形成刻痕。因此，在交叉劃線後之斷開製程 ，能順著刻痕讓玻璃斷開，並在減少不良品之發生、使生 產效率比習知者更爲高上奏效。 【圖式之簡單說明】 【僵1】 係與本發明有關之劃線方法及劃線頭及劃線裝置上， 用以說明劃線頭本體，刀輪保持構件及刀輪之位置關係， 及刀輪保持構件之搖動範圍所用之槪略圖，該圖（a)係前視 圖，該圖(b)係仰視圖。 【圖2】 係顯示有關本發明之劃線頭之實施例之一例，該圖(a) 係前視圖，該圖(b)係仰視圖。 【圖3】 係顯示本發明測定刀輪保持構件之搖動範圍之方法之 一例，該圖(a)係前視圖，該圖(b)係仰視圖。 【圖4】 係顯示本發明測定刀輪保持構件之搖動範圍之方法之 另一例，該圖(a)係前視圖，該圖(b)係仰視圖。 【圖5】 係顯示有關本發明之劃線裝置之一實施例之槪略前視 圖。 【圖6】 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1^----------—I—11 訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499402 A7 _B7_ 五、發明說明（\V ) 之相互關係之曲線圖。 【圖7】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 之相互關係之曲線圖。 【圖8】 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 之相互關係之曲線圖。 【圖9】 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 之相互關係之曲線圖。 【圖10】 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 之相互關係之曲線圖。 【圖11】 係顯示刀輪保持構件之搖動範圍與交點跳越之發生率 之相互關係之曲線圖。 【圖12】 係顯示習知劃線裝置之一例之槪略前視圖。 【圖13】 係說明交點跳越現象之圖。 【符號說明】 1 劃線頭 2 劃線頭本體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499402 A7 _B7 五、發明說明（力） 4 刀輪保持構件 5 刀輪 7 旋轉軸 A 搖動範圍 20 平台 G 玻璃板(脆性材料) -7------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499402 _____ 公告本 韻 L " gl 六、申請專利範圍 1. 一種脆性材料之劃線方法，其特徵在於： 使用劃線頭，該劃線頭的構造，係在行走於脆性材料 上之劃線頭本體上，透過與脆性材料面垂直之旋轉軸，以 能繞該旋轉軸之軸心搖動自如的方式設置刀輪保持構件， 並在刀輪保持構件上，以位於往與前述行走方向相反之方 向偏離前述旋轉軸之軸心之位置的方式設置刀輪； 以在脆性材料表面形成互相交叉的刻痕時，在劃線中 控制前述刀輪保持構件，以使其搖動範圍爲0°〜2° 。 2. —種劃線頭，其構造係在行走於脆性材料上之劃線 頭本體上，透過與脆性材料面垂直之旋轉軸，以能繞該旋 轉軸之軸心搖動自如的方式設置刀輪保持構件，並在該刀 輪保持構件上，以位於往與前述行走方向相反之方向偏離 前述旋轉軸之軸心之位置的方式設置刀輪；其特徵在於： 搖動控制機構，係設在劃線頭本體上，以在劃線中控 制前述刀輪保持構件，而使其搖動範圍爲〇°〜2° 。 3. —種劃線裝置，係具備 用以載置脆性材料之平台； 配置於該平台上方之劃線頭；及 交叉劃線機構，係藉由該劃線頭，以在前述平台上之 脆性材料上形成互相交叉之刻痕； 前述劃線頭，係在行走於脆性材料上之劃線頭本體上 ，透過與脆性材料面垂直之旋轉軸，以能繞該旋轉軸之軸 心搖動自如的方式設置刀輪保持器，並在該刀輪保持構件 上，以位於往與前述行走方向相反之方向偏離前述旋轉軸 1 I----------·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 499402 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之軸心之位置的方式設置刀輪；該劃線裝置之特徵在於： 具備搖動控制機構，用於在劃線中控制前述刀輪保持 構件，以使其搖動範圍爲〇°〜2° 。 -----------Aw --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）