TWI513671B - 刀具及應用其之玻璃切割裝置 - Google Patents

Description

刀具及應用其之玻璃切割裝置

本發明是有關於一種刀具及應用其之玻璃切割裝置，且特別是有關於一種刀具及應用其之玻璃切割裝置。

傳統的玻璃切割裝置，例如是圓鋸型切割機，其無可避免地會在玻璃上切出一很深的凹痕。由於切痕面通常是粗糙的，當凹痕深愈深表示粗糙面積愈大，如此導致玻璃強度下降更多。

本發明係有關於一種刀具及應用其之玻璃切割裝置，可改善玻璃強度下降的問題。

根據本發明之一實施例，提出一種刀具。刀具包括一刀柄及一刀頭。刀頭連接於刀柄，且具有相對之一第一斜面與一第二斜面及相對之一第三斜面與一第四斜面，第一斜面具有一第一短邊、第二斜面具有一第二短邊、第三斜面具有一第一長邊、第四斜面具有一第二長邊。第一長邊、第二長邊、第一短邊與第二短邊形成刀頭之一切割端面。

根據本發明之另一實施例，提出一種玻璃切割裝 置。玻璃切割裝置包括一固定平台、一擺臂及一刀具。固定平台用以接受一玻璃之放置。刀具設於擺臂上。刀具用以切割一玻璃且包括一刀柄及一刀頭。刀頭連接於刀柄，且具有相對之一第一斜面與一第二斜面及相對之一第三斜面與一第四斜面，第一斜面具有一第一短邊、第二斜面具有一第二短邊、第三斜面具有一第一長邊、第四斜面具有一第二長邊。第一長邊、第二長邊、第一短邊與第二短邊形成刀頭之一切割端面。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧玻璃切割裝置

110‧‧‧固定平台

110s‧‧‧乘載面

110r‧‧‧凹槽

111‧‧‧氣道

120‧‧‧真空源

130‧‧‧切割速度控制器

131‧‧‧馬達

132‧‧‧導螺桿

133‧‧‧移動平台

140‧‧‧擺臂

141‧‧‧第一端

142‧‧‧第二端

143、144‧‧‧樞接點

150‧‧‧切割力控制器

160‧‧‧刀具固定座

170‧‧‧刀具

170s‧‧‧切削端面

171‧‧‧刀柄

172‧‧‧刀頭

172s1‧‧‧第一斜面

172s2‧‧‧第二斜面

172s3‧‧‧第三斜面

172s4‧‧‧第四斜面

172e1‧‧‧第一短邊

172e2‧‧‧第二短邊

172e3‧‧‧第一長邊

172e4‧‧‧第二長邊

180‧‧‧切割角度控制器

190‧‧‧裂片元件

A1、A2、A3、A4‧‧‧夾角

C1‧‧‧切痕

D1、D2‧‧‧長度

F2‧‧‧作用力

F1‧‧‧施力

Fc‧‧‧切割力

G1‧‧‧玻璃

H‧‧‧深度

L1、L2‧‧‧力臂

t1、t2、t3、t4、t5‧‧‧時間點

X‧‧‧切割方向

Y‧‧‧垂直方向

Z‧‧‧轉動方向

第1圖繪示依照本發明一實施例之玻璃切割裝置的外觀圖。

第2圖繪示第1圖之玻璃切割裝置的前視圖。

第3圖繪示刀具之外觀圖。

第4圖繪示第3圖之刀具的仰視圖。

第5圖繪示第1圖之玻璃切割裝置的側視圖。

第6圖繪示本實施例之玻璃切割裝置之裂片元件的示意圖。

第7A至7C圖繪示本實施例切割力的控制圖。

第1圖繪示依照本發明一實施例之玻璃切割裝置的外觀圖，而第2圖繪示第1圖之玻璃切割裝置的前視圖。玻璃切割裝置100用以切割一玻璃，例如是薄型玻璃。薄型玻璃的厚度 小於200微米或其它更小的厚度。玻璃可應用於觸控面板、顯示面板或其它需要用到玻璃的裝置。另一實施例中，玻璃切割裝置100亦可用以切割厚度比薄型玻璃厚的玻璃。

玻璃切割裝置100包括固定平台110、真空源120、 切割速度控制器130、擺臂140、切割力控制器150、刀具固定座160、刀具170、切割角度控制器180及裂片元件190。

固定平台110具有一乘載面110s及數個氣道111。 乘載面110s用以乘載玻璃G1。氣道111從乘載面110s往下貫穿固定平台110，並連通於一真空源120。玻璃G1可被真空源120的真空吸力吸住而固定於乘載面110s上，如此可提升玻璃G1在切割過程中的穩定性，進而提升切痕面的穩定性。

切割速度控制器130包括馬達131、導螺桿132及 移動平台133。移動平台133連接於導螺桿132，馬達131例如是伺服馬達，其驅動導螺桿132旋轉，以帶動移動平台133以一切割速度沿切割方向X移動，進而帶動擺臂140及刀具170以切割速度沿切割方向X移動，以切割玻璃G1。具體來說，本發明實施例之刀具170係以平移而不轉動方式切割玻璃G1，然此非用以限制本發明實施例。相較於習知圓鉅型切割裝置(轉動圓鉅去切割玻璃)，本發明實施例之玻璃切割裝置100於玻璃G1所形成的切痕C1深度較淺，如此可減少粗糙的切痕面積。

如第2圖所示，擺臂140具有第一端141與第二端142。擺臂140之第一端141樞接於移動平台133(第1圖)上，可 使擺臂140隨著移動平台133移動且可相對移動平台133繞轉動方向Z轉動。

切割力控制器150例如是音圈馬達，其設於移動平台133上。切割力控制器150可作用一施力F1於擺臂140之第一端141，施力F1傳遞至擺臂140之第二端142後以切割力Fc垂直地作用於玻璃G1上。施力F1與切割力Fc的關係如下式(1)及(2)所示。

F1×L1=F2×L2.............................(1)

Fc=F2×cos(A1).............................(2)

式(1)中，力臂L1係施力F1至擺臂140與移動平台133之樞接點143的距離，力臂L2係擺臂140與移動平台133之樞接點143與擺臂140與刀具固定座160之樞接點144的距離，作用力F2係施力F1傳遞至樞接點144的力量。夾角A1係切割力Fc與作用力F2的夾角，而切割力Fc係作用力F2投影於垂直方向Y的分力。

由於夾角A1小於90度，使較大的作用力F2分力成較小的切割力Fc，如此可避免較大的作用力F2直接作用於玻璃G1，進而可避免形成過深的切痕C1。即，本實施例之切痕C1的深度H較淺。如此一來，切痕C1的切痕面積減少，使切痕面的粗糙面積隨之減少，玻璃強度不致過度降低(相對於切痕面積較大而言)。

對於切出相同深度之切痕C1所需的切割力Fc而言，若所需切割力Fc愈大，則對切痕C1的深度控制可愈精準。進一步地說，實際切出的切痕C1之深度值介於H+h1與H-h2之間，相較於較小的切割力Fc 而言，較大的切割力Fc可切出較精確地切痕深度，即公差h1及/或h2可控制得愈小。可藉由調整夾角A1去獲得相對較大的所需切割力Fc，以獲得更精準的切痕C1尺寸。

此外，刀具170與玻璃G1之乘載面110s之間夾一夾角A2，其例如是小於90度。對於相同深度的切痕C1而言，當夾角A2愈小時，所需要的切割力Fc愈大，因此對切痕C1之深度H的精確度的控制愈佳。可藉由設計刀具尺寸或控制上述夾角A1的值去設計夾角A2，以獲得更精準的切痕C1尺寸。

刀具固定座160樞接於擺臂140之第二端142，並可相對擺臂140繞轉動方向Z轉動。刀具170固定於刀具固定座160上，使當刀具固定座160相對擺臂140轉動時，刀具170隨著對擺臂140轉動。透過刀具固定座160的轉動，可調整上述夾角A1。

刀具170包括刀柄171及刀頭172，其中刀柄171連接於刀頭172並固定於刀具固定座160。

第3圖繪示刀具之外觀圖，而第4圖繪示第3圖之刀具的仰視圖。刀頭172的材質包含鑽石塗料。刀頭172具有相對之第一斜面172s1與第二斜面172s2及相對之第三斜面172s3與第四斜面172s4。第一斜面172s1具有第一短邊172e1、第二斜面172s2具有第二短邊172e2、第三斜面172s3具有第一長邊172e3、第四斜面172s4具有第二長邊172e4，其中第一長邊172e3、第二長邊172e4、第一短邊172e1與第二短邊172e2形成 刀頭172之一切割端面170s。切割玻璃G1時，第一短邊172e1、第一斜面172s1、第三斜面172s3、第四斜面172s4與切割端面170s的交界區域深入玻璃G1，以於玻璃G1形成切痕C1。若第一短邊172e1磨鈍或磨損時，可改變刀具170的配置方位，以第二短邊172e2、第二斜面172s2、第三斜面172s3、第四斜面172s4與切割端面170s的交界區域切割玻璃G1。此外，當刀頭172磨鈍或磨損時，除了改變刀具170的配置方位外，亦可重新磨邊修復，使切割端面170s的邊緣尖銳而達到可切割玻璃的狀態。

本實施例中，切割端面170s係矩形端面。第一短邊172e1的長度D1介於0.01毫米至0.05毫米之間。當長度D1愈小時，以相同的切割力Fc可形成較深的切痕C1。第一長邊172e3的的長度D2介於1毫米至2毫米之間。當長度D2愈小時，以相同的切割力Fc可形成較深的切痕C1。另一實施例中，切割端面170s係細長型端面，其可以是由直線、曲線或其組合所構成的輪廓。

第一斜面172s1與第二斜面172s2之間的夾角A3介於90至150度之間，此角度範圍可確保刀具170具有足夠強度。透過設計夾角A3，可改變上述夾角A2值。例如，當夾角A3愈大，則夾角A2愈小，所需要的切割力Fc愈大，因此對切痕C1之深度H的精確度的控制愈佳。此外，第三斜面172s3與第四斜面172s4之間的夾角A4介於30至90度之間，此角度範圍可確保刀具170具有足夠強度。

第5圖繪示第1圖之玻璃切割裝置的側視圖。切割 角度控制器180例如是微型馬達，其連接刀具固定座160，藉以驅動刀具固定座160，進而帶動刀具170繞轉動方向Z轉動，以調整刀具170之第一斜面172s1(第5圖之視角看不到)相對玻璃G1之乘載面110s的夾角A2(第2圖)。

第6圖繪示本實施例之玻璃切割裝置之裂片元件的 示意圖。固定平台110更具有一凹槽110r，凹槽110r的位置對應玻璃G1之切痕C1。裂片元件190例如是推桿，其可經由凹槽110r撞擊玻璃G1，使玻璃G1沿切痕C1裂成二片，如第6圖所示。

第7A至7C圖繪示本實施例切割力的控制圖。如第7A圖 所示，切割力Fc經過時間點t1後，保持大致上相同的力量Fc1去切割玻璃G1。如第7B圖所示，切割力Fc在時間點t1至t2之間保持大致上相同的第一力量Fc1去切割玻璃G1，而在時間點t3後，保持大致上相同的第二力量Fc2去切割玻璃G1，其中第二力量Fc2大於第一力量Fc1，然亦可小於第一力量Fc1。如第7C圖所示，切割力Fc在時間點t1至t2之間保持大致上相同的第一力量Fc1去切割玻璃G1，在時間點t2至t3之間保持大致上相同的第二力量Fc2去切割玻璃G1，而在時間點t4至t5之間保持大致上相同的第三力量Fc3去切割玻璃G1，其中第二力量Fc2小於第一力量Fc1，且第三力量Fc3大於第一力量Fc1。本發明實施例對於切割力Fc的控制不受第7A至7C圖所限制，對於不同種類、厚度或用途的玻璃可搭配不同的切割力控制模式。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

170‧‧‧刀具

170s‧‧‧切削端面

171‧‧‧刀柄

172‧‧‧刀頭

172s1‧‧‧第一斜面

172s2‧‧‧第二斜面

172s3‧‧‧第三斜面

172s4‧‧‧第四斜面

A3、A4‧‧‧夾角

Claims (10)

1. 一種刀具，用以切割一玻璃，且包括：一刀柄；以及一刀頭，連接於該刀柄，且具有相對之一第一斜面與一第二斜面及相對之一第三斜面與一第四斜面，該第一斜面具有一第一短邊、該第二斜面具有一第二短邊、該第三斜面具有一第一長邊、該第四斜面具有一第二長邊，該第一長邊、該第二長邊、該第一短邊與該第二短邊形成該刀頭之一切割端面；其中，該第一斜面與該第二斜面之間的夾角介於90度至150度之間，而該第三斜面與該第四斜面之間的夾角介於30至90度之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之刀具，其中該切割端面係矩形端面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之刀具，其中該第一短邊的長度介於0.01至0.05毫米之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之刀具，其中該玻璃的厚度小於200微米。
5. 一種玻璃切割裝置，包括： 一固定平台，用以接受一玻璃之放置；一擺臂；以及一如申請專利範圍第1項之刀具，設於該擺臂上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃切割裝置，更包括：一切割角度控制器，控制該刀具之該第一斜面或該第二斜面相對該玻璃的一角度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃切割裝置，其中該角度小於90度。
8. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃切割裝置，更包括：一切割速度控制器，驅動該擺臂沿一切割方向移動，藉以驅動該刀具切割該玻璃。
9. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃切割裝置，其中該擺臂具有一第一端及一第二端，該刀具設於該擺臂之該第二端，該玻璃切割裝置更包括：一切割力控制器，施力於該擺臂之該第一端，使該擺臂施以一切割力於該玻璃上。
10. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃切割裝置，其中該固 定平台具有一凹槽，該凹槽的位置對應該玻璃之切痕，該玻璃切割裝置更包括：一裂片元件，透過該凹槽撞擊該玻璃，使該玻璃沿該切痕裂片。