TWI541116B - Brittle material cutting blade - Google Patents

Description

脆性材料切割刀頭

本發明是有關於一種刀頭，特別是指一種脆性材料切割刀頭。

鑒於3C產品不斷地推陳出新，螢幕面板的需求量大增，使得對脆性材料切割的需求也因此增加，故需要有加工效率高且良率佳的加工方法。以大量使用於平面顯示器和手機螢幕的玻璃為例，為提高生產效率，必須思考如何降低傳統刻畫後再另外裂片以及玻璃切割後磨邊的時間與成本。文獻顯示，在脆性材料切割過程中，側向裂紋為鑑定切割後品質的重要指標，防止側向裂紋的產生可以提高材料加工後的強度以增加其使用穩定性與壽命。

若利用傳統切削金屬的方式來切割玻璃等脆性材料容易造成其裂紋的快速擴散導致材料毀損，若材料無邊緣崩落及毀損，在劃線與裂片兩道程序完成後，依然需要另外磨邊與拋光等後續處理程序去除材料的毛邊，耗費多餘的成本與製造時間，不符合高效率、低成本的商業需要。

為達到上述目的，現有如中華民國發明專利第 I274742號所揭示的畫線器，利用如金剛石等高硬度元件，於切割時同步在該脆性材料的表面進行上下振動的敲擊施力，進而於表面產生沿厚度方向的均勻裂縫。惟該發明雖能達到振動切割的功效，但其所揭示的振動產生器本身結構複雜，不僅體積龐大，也有組裝不易的缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種能縮小體積進而降低安裝所需的空間，且便於組裝的脆性材料切割刀頭。

於是，本發明脆性材料切割刀頭，適用於安裝在一刀座上且能供一切割刀輪組裝設，並包含一殼體單元，及一高頻振動裝置。

該殼體單元包括一圍繞一參考軸線且界定出一容置空間的主殼體，及一位於該參考軸線上且設置於該主殼體的其中一側，並能供該切割刀輪組連接裝設的端蓋。

該高頻振動裝置設置於該容置空間內，並包括一具有一能產生高頻振動之振動面的振動子，及一環繞該振動子設置，且與該振動面相接觸，並能固定該切割刀輪組的撓性體，其中，藉由該撓性體能將該振動面的高頻振動傳遞至該切割刀輪組。

本發明之功效在於，藉由該撓性體能便於連接該振動子及周圍元件，達到方便組裝的功效，再藉由小體積的該振動子便能實質縮小體積，進而降低安裝所需的空間。

L‧‧‧參考軸線

1‧‧‧切割刀輪組

11‧‧‧固定板

12‧‧‧刀輪

13‧‧‧限位桿

2‧‧‧殼體單元

21‧‧‧主殼體

22‧‧‧容置空間

23‧‧‧端蓋

24‧‧‧頭座

3‧‧‧高頻振動裝置

31‧‧‧振動子

311‧‧‧振動面

312‧‧‧電線

32‧‧‧撓性體

321‧‧‧固定壁

322‧‧‧振動壁

323‧‧‧側壁

324‧‧‧預壓槽

325‧‧‧凹溝

33‧‧‧導引件

4‧‧‧低頻減震裝置

41‧‧‧減震橡膠

32’‧‧‧撓性體

321’‧‧‧固定壁

322’‧‧‧振動壁

323’‧‧‧側壁

324’‧‧‧預壓槽

325’‧‧‧凹溝

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體組合圖，說明本發明脆性材料切割刀頭之第一較佳實施例的位置關係；圖2是一示意圖，說明該第一較佳實施例的一撓性體及一振動子的組裝關係；及圖3是一示意圖，說明本發明之一第二較佳實施例的一撓性體。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如圖1及圖2所示，本發明脆性材料切割刀頭之第一較佳實施例適用於安裝在一工具機的一刀座(圖未示)上且能供一切割刀輪組1裝設，該切割刀輪組1包括一固定板11、一設置於該固定板11上的刀輪12，及一相反該刀輪12插設於該固定板11上，且露出部呈圓柱狀的限位桿13。該第一較佳實施例包含一殼體單元2、一高頻振動裝置2，及一低頻減震裝置3。

該殼體單元2包括一圍繞一參考軸線L且界定出一容置空間22的主殼體21、一位於該參考軸線L上且設置於該主殼體21的其中一側並能供該切割刀輪組1連接裝設的端蓋23，及一與該端蓋23間隔設置於該主殼體21之另一側的頭座24。本第一較佳實施例能藉由該頭座24固定 設置於該工具機的該刀座。

該高頻振動裝置3設置於該容置空間22內，並包括一具有一能產生高頻振動之振動面311的振動子31、一環繞該振動子31設置且與該振動面311相接觸並能固定該切割刀輪組1之限位桿13的撓性體32，及一沿該參考軸線L設置於該殼體單元2的端蓋23的導引件33。

於本第一較佳實施例中，該振動子31為壓電陶瓷，長度約僅9mm，且能藉由一組向外延伸的電線312電連接一外部訊號源(圖未示)，進而產生100kHz的高頻振動。該振動子31於通電時，因電荷的累積將拉長電偶極矩，此時，為抵抗電偶極矩的變化，沿電場方向會產生一外觀上的變形伸展，此為將電能轉化為機械能的過程，間歇性的反覆操作便能產生高頻率且微振幅的振動現象。該振動子31產生機械變形的外側面即為該振動面311。

該撓性體32具有一與該殼體單元2相連接的固定壁321、一與該固定壁321相間隔設置且與該振動子31的振動面311相接處的振動壁322，及一銜接於該固定壁321及該振動壁322之間的側壁323，該固定壁321、該振動壁322及該側壁323環繞界定一能容置該振動子31的預壓槽324。

於本第一較佳實施例中，該撓性體的材質為不鏽鋼，且該振動子31為干涉配合容置於該預壓槽324內，當該振動子31的振動面311振動撞擊該振動壁322時將使該振動壁322產生超過該振動面311之振幅的變形，此時， 藉由改變該撓性體32的材質及厚度能取得不同的增幅效益，進而符合不同類別的脆性材料。該撓性體32的該振動壁322與該側壁323連接處的截面積小於該固定壁321與該側壁323連接處的截面積，藉由縮小截面積產生剛性的差異能改變彈性係數並控制該撓性體32變形的方向，進而將該振動子31的振動面311產生的高頻率微振幅的振動沿該參考軸線L傳遞至該切割刀輪組1，並於劃線切割後，讓該脆性材料能夠自動裂片，且有良好的切割面品質。

該導引件33能供該切割刀輪組1的限位桿13限位設置，且能沿該參考軸線L的方向往復移動。

於本第一較佳實施例中，該導引件33為直線軸承，且與該端蓋23為一體成型的設置，惟該導引件33也能是花鍵、襯套，或留隙配合等。該導引件33也能與該端蓋23分開組裝設置。

該低頻減震裝置4設置於該殼體單元2內，且能隔離該刀座(圖未示)及該切割刀輪組1，並包括一設置於該主殼體21及該頭座24之間的減震橡膠41。該撓性體32藉由該減震橡膠41相間隔設置於該頭座24上。

如圖3所示，本發明脆性材料切割刀頭之第二較佳實施例類似於該第一較佳實施例，其差異處在於：該撓性體32’具有一固定壁321’、一振動壁322’、一側壁323’、一預壓槽324’，及二朝遠離該參考軸線L之方向設置的凹溝325’，藉由該等凹溝325’能使該側壁323’沿該參考軸線L的方向彈性延展。

通過上述結構組成，可以將本發明的優點與功效歸納如下：

一、利用基礎物理原理產生振動的該振動子31能實質縮小體積，達到節省空間及降低重量的優點，使得本發明能以刀頭的形式安裝於工具機上。

二、利用該撓性體32能將該振動子31的振動方向限位控制於該參考軸線L，且能藉由干涉配合的組裝精度施予該振動子31一彈性回復力，進而達到高效率運作的優點。此外，藉由改變該振動子31的材質及厚度能取得不同的增幅效益，進而符合不同類別的脆性材料。

三、該撓性體32的簡易加工特性也能便於固定該振動子31，並與周邊元件相連接，達到縮小安裝空間的優點。

四、藉由設置該低頻減震裝置4，除了能吸收來自工具機的外部振動外，也能依造該脆性材料凹凸不平的表面特性而上下調整切割刀輪組1的位置，達到均勻施力及較佳切割品質的優點。

綜上所述，藉由該振動子31及該撓性體32，能確實縮小裝設所需的體積，並達到高效率的運作，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

L‧‧‧參考軸線

1‧‧‧切割刀輪組

11‧‧‧固定板

12‧‧‧刀輪

13‧‧‧限位桿

2‧‧‧殼體單元

21‧‧‧主殼體

22‧‧‧容置空間

23‧‧‧端蓋

24‧‧‧頭座

3‧‧‧高頻振動裝置

31‧‧‧振動子

311‧‧‧振動面

32‧‧‧撓性體

33‧‧‧導引件

4‧‧‧低頻減震裝置

41‧‧‧減震橡膠

Claims (10)

1. 一種脆性材料切割刀頭，適用於安裝在一刀座上且能供一切割刀輪組裝設，並包含：一殼體單元，包括一圍繞一參考軸線且界定出一容置空間的主殼體，及一位於該參考軸線上且設置於該主殼體的其中一側，並能供該切割刀輪組連接裝設的端蓋；及一高頻振動裝置，設置於該容置空間內，並包括一具有一能產生高頻振動之振動面的振動子，及一環繞該振動子設置，且與該振動面相接觸，並能固定該切割刀輪組的撓性體，其中，藉由該撓性體能將該振動面的高頻振動傳遞至該切割刀輪組。
2. 如請求項1所述的脆性材料切割刀頭，其中，該振動子為壓電陶瓷。
3. 如請求項2所述的脆性材料切割刀頭，其中，該撓性體具有一與該殼體單元相連接的固定壁、一與該固定壁相間隔設置且與該振動子的振動面相接處的振動壁，及一銜接於該固定壁及該振動壁之間的側壁，該固定壁、該振動壁及該側壁環繞界定一能容置該振動子的預壓槽，該振動壁與該側壁連接處的截面積小於該固定壁與該側壁連接處的截面積。
4. 如請求項2所述的脆性材料切割刀頭，其中，該撓性體具有一與該殼體單元相連接的固定壁、一與該固定壁相間隔設置且與該振動子的振動面相接處的振動壁，及一 銜接於該固定壁及該振動壁之間的側壁，該固定壁、該振動壁及該側壁環繞界定一能容置該振動子的預壓槽，該側壁具有二朝遠離該參考軸線之方向設置的凹溝，藉由該等凹溝能使該側壁沿該參考軸線的方向延展。
5. 如請求項3或請求項4所述的脆性材料切割刀頭，其中，該振動子為干涉配合容置於該預壓槽內。
6. 如請求項5所述的脆性材料切割刀頭，該撓性體的材質為不鏽鋼。
7. 如請求項1所述的脆性材料切割刀頭，還包含一設置於該殼體單元內，且能隔離該刀座及該切割刀輪組的低頻減震裝置。
8. 如請求項7所述的脆性材料切割刀頭，其中，該殼體單元還包括一與該端蓋間隔設置於該主殼體之另一側的頭座，該減震裝置包括一設置於該頭座及該主殼體之間的減震橡膠。
9. 如請求項8所述的脆性材料切割刀頭，其中，該撓性體藉由該減震橡膠相間隔設置於該頭座上。
10. 如請求項1所述的脆性材料切割刀頭，其中，該高頻振動裝置還包括一沿該參考軸線設置於該殼體單元上的導引件，該切割刀輪組限位設置於該導引件上，且能沿該參考軸線的方向往復移動。