TWI638704B - 硬質脆性板的穿孔方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供硬質脆性板的穿孔方法及其裝置。能夠得到如下的技術手段：在對玻璃板、特別是小型且薄的強化玻璃板加工過程中不會斷裂或在孔的邊緣產生缺口，能夠高效率地開設貫通孔。使以前端對置的方式配置在同一軸線上的兩個穿孔砂輪朝向被放置於他們之間的硬質脆性板同時或反復交替地進入，從兩個面開設有底孔，使它們的深度同時或者交替地增加而形成貫通孔。具備一對穿孔砂輪及其旋轉驅動裝置和進給裝置。一對穿孔砂輪被軸支承於借助於進給裝置沿著軸線方向分別單獨地往復移動的一對砂輪座，或者被軸支承地設置於將軸線方向的往復移動距離依次地增大的一個升降臺。

Description

硬質脆性板的穿孔方法及其裝置

本發明涉及在玻璃板及其它硬質脆性板上穿設貫通孔的方法及裝置，因此特別地涉及防止在穿孔過程中硬質脆性板斷裂的技術。

通常，當在板材上開設貫通孔時，採用具備進行旋轉的穿孔工具（鑽頭或桿狀的砂輪）的穿孔裝置，將穿孔工具的軸心定位於板材的穿孔位置，使穿孔工具一邊旋轉一邊朝向板材進入，從板材的一個面穿過另一個面。

在板材為玻璃板時，採用圓筒狀的砂輪（穿孔砂輪）作為穿孔工具。當採用穿孔砂輪而通過上述方法來開設貫通孔時，在工具的拔出側（與工具進入的一側相反的一側）的板材表面與貫通孔邊緣的部分產生被稱為破損（tipping）的缺口。若缺口小，則能夠通過在穿孔後進行的貫通孔邊緣的倒角加工來去除缺口。但是，若產生通過倒角加工無法去除的大的缺口時，則成為加工不合格。

作為防止在穿孔砂輪的拔出側產生缺口的方法，提出有以下這樣的方法。即，使前端對置的兩個穿孔砂輪隔著玻璃板配置在同一軸線上。並且，利用一個穿孔砂輪（先行砂輪）從玻璃板的一方開設到達板厚的中間的深度的有底孔（不貫通的孔）。接著，使先行砂輪後退後，使另一穿孔砂輪（後行砂輪）從玻璃板的另一方進入，與先行砂輪開設的有底孔連通而形成貫通孔。

例如，在專利文獻1中，通過如下步驟來開設貫通孔：採用第一空心鑽在板材的一個面上形成第一凹部的步驟，其中，所述第一空心鑽在前端部的外周上設置有朝向前端而變細的錐部；和採用第二空心鑽從板材的另一個面穿設貫通孔的步驟，其中，所述第二空心鑽與第一空心鑽對置地同軸設置，並且第二空心鑽的外徑尺寸大於第一空心鑽的內徑並且小於第一凹部在玻璃板表面上的邊緣部的直徑。

此外，在專利文獻2中，在使先行鑽頭從玻璃板的下表面沿著厚度方向侵入而形成有底孔後，使先行鑽頭後退，然後，與先行鑽頭同軸地設置的後行鑽頭從玻璃板的上表面進入，從而在玻璃板上形成貫通孔。

現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開2008-44178號公報 專利文獻2：日本特開2011-111370號公報

隨著便攜終端的普及，為了謀求便攜終端的輕量化和薄壁化，要求用於便攜終端的顯示面板的薄壁化。隨著該薄壁化的要求，採用了強化玻璃作為顯示面板的基板玻璃，需要進行在小型的薄強化玻璃板上開設貫通孔的加工。

本申請的發明人嘗試了通過上述那樣的以往手段在薄強化玻璃板上開設貫通孔。但是，當使穿孔砂輪從玻璃板的一個面進入後，發生了這樣的問題：在穿孔砂輪的前端超過了玻璃板的板厚中心的時刻，玻璃板斷裂。該玻璃板的斷裂不是在穿孔砂輪的拔出側的邊緣產生缺口，而是在穿孔過程中從孔向兩側產生裂縫而導致玻璃板本身斷裂。

本發明的課題在於，得到如下的技術手段：當在強化玻璃板上開設貫通孔時，在該加工過程中發生的玻璃板斷裂的問題。即，其課題在於，得到如下的技術手段：在對玻璃板、特別是小型且薄的強化玻璃板的加工過程中不會使其斷裂，並且不會在孔的邊緣產生缺口，能夠高效率地開設貫通孔。

本發明為：使隔著強化玻璃板等在穿孔過程中容易斷裂的硬質脆性板3而前端對置地配置在同一軸線a上的兩個穿孔砂輪1（1a、1b、1c）、2（2a、2b、2c）朝向硬質脆性板3同時或反復交替地進入，從硬質脆性板3的兩個面開設不連通的深度的有底孔31、32，通過使這些有底孔的深度同時或交替地增加，由此使該兩側的有底孔31、32連通而形成貫通孔33。

本發明的硬質脆性板的穿孔裝置具備：一對穿孔砂輪1、2，它們以前端對置的方式被配置在同一軸線a上；旋轉驅動裝置8、9，其使這些穿孔砂輪1、2繞軸線a旋轉；和進給裝置4、5或兼用於進給的升降裝置16，其使這些穿孔砂輪1、2沿著軸線a方向進退。一對穿孔砂輪1、2被軸支承於沿著軸線a方向分別單獨地往復移動的一對砂輪座6、7，或者被軸支承於沿著軸線a方向往復移動的一個升降臺18。根據前者的結構，一對進給裝置4、5使一對砂輪座6、7彼此朝向對方側地同時地進入。根據後者的結構，兼用於進給的升降裝置16在依次地增大往復移動距離的同時使升降臺18反復進退。

根據上述結構，一對穿孔砂輪1、2朝向被放置於它們之間的硬質脆性板3同時或反復交替地進退，在該進入時穿孔砂輪1、2的前端使硬質脆性板3的兩個面上的有底孔31、32的孔深同時或交替地增加，最終使兩個有底孔31、32在硬質脆性板3的厚度中間部連通，在硬質脆性板3上穿設貫通孔33。

發明的作用效果

根據本發明，從硬質脆性板3的兩個面按大致相同深度開設有底孔31、32，通過使兩側的有底孔在硬質脆性板3的厚度中間部連通，從而形成貫通孔33。因此，可以認為：有底孔31、32的周緣處的玻璃板內部的應力的均衡得以保持，能夠防止在穿孔過程中的斷裂。

本發明的貫通孔的加工是這樣的加工：從硬質脆性板的兩側開設有底孔，將兩側的有底孔的孔深增加，從而形成貫通孔。因此，具有這樣的效果：不僅能夠避免發生在工具的拔出側的孔的邊緣產生大的缺口，在強化玻璃板的顯示面板基板的加工中也能夠避免在有底孔加工過程中發生斷裂，能夠進行穩定的穿孔。

並且，不需要為了避免產生大的缺口或斷裂而放慢加工速度這樣的對策，能夠防止加工效率降低。此外，若從硬質脆性板的表面的兩側使工具同時地進入而進行加工，則從板的兩個面同時地進行有底孔的加工，因此能夠謀求加工時間的縮短，使在穿孔過程中作用於硬質脆性板的內部應力均衡的作用大，防止在穿孔過程中玻璃板斷裂的效果大。

下面，參照附圖來對本發明的實施方式進行說明。圖1是示出本發明的穿孔裝置的主要部分的側視圖，是示出進行便攜終端的顯示器用玻璃板的周緣的磨削及穿孔的裝置的主要部分的圖。

被加工的強化玻璃板3借助真空壓力被吸附於工作臺11，所述工作臺11被設置在被驅動而繞鉛直軸線a旋轉的工件軸的上端。在圖示的機械框架上設置有橫向進給台14，所述橫向進給台14與被橫向進給電機12驅動而旋轉的進給絲桿13螺合而沿著圖中的左右方向（X軸方向）被確定移動位置。在橫向進給台14上設置有鉛直方向（Z方向）的引導件15和升降電機16，並設置有升降臺18，所述升降臺18被引導件15引導而與被升降電機16驅動旋轉的進給絲桿17螺合來進行升降。

在升降臺18的上方部和下方部設置有砂輪座6、7。砂輪座6、7分別被設置於升降臺18的鉛直方向的引導件引導，並且與分別被進給電機4、5驅動而旋轉的未圖示的進給絲桿螺合而單獨地升降。在上下的砂輪座6、7上分別設置有砂輪電機8、9，該砂輪電機的轉子軸的前端成為砂輪軸，在該前端安裝有穿孔砂輪1、2。上下的砂輪電機8、9設置成該轉子軸位於鉛直方向的同一軸線a上。

對升降電機16、進給電機4、5和砂輪電機8、9進行控制的控制器除了具備使升降電機16、進給電機4、5分別單獨地正反旋轉的旋轉指令單元以外，還具備：同步進給單元，其使進給電機4、5沿著砂輪1、2的進入方向同步旋轉；行程設定單元，其對砂輪座6、7的原點位置上的砂輪1、2的前端間的間隔s進行設定；和同步旋轉指令單元，其使砂輪電機8、9沿著相同方向（從各電機的輸出軸側觀察的旋轉方向為反方向）同步旋轉。穿孔砂輪1、2的前端間的間隔s在例如進行扭矩限制的狀態下沿著穿孔砂輪1、2的進入方向驅動進給電機4、5，將扭矩限制器工作時的進給電機4、5的轉速合計，從而作為進給電機的轉速而設定於行程設定單元。

在橫向進給台14上安裝有對玻璃板3的外周進行磨削加工的砂輪、進行倒角加工的砂輪、以及驅動這些砂輪旋轉的電機，但這些砂輪未被示於附圖中。

在除了對玻璃板3進行孔加工時以外，升降臺18借助於升降電機16而上升，並退避到不與玻璃板3發生干擾的上方位置。當在玻璃板3上開設貫通孔時，使橫向進給台14移動到砂輪電機8、9與玻璃板3不發生干擾的圖1中的左方的位置後，使升降臺18下降成使玻璃板3位於兩砂輪1、2的恰好中間的位置，然後，通過橫向進給台14向圖1中的右方向的移動和工作臺11的轉動，如圖1所示那樣地將砂輪的軸線a定位於玻璃板3的穿孔位置。

然後，在將升降臺18停止的狀態下，一邊利用所述同步旋轉指令單元使上下的砂輪電機8、9同步旋轉，一邊將上方的砂輪座6和下方的砂輪座7分別同時地向下方和上方進給，從而開始穿孔。

按圖2中的（a）～（e）所示的順序進行穿孔。即，使在強化玻璃板3的上下對置的穿孔砂輪1、2朝向強化玻璃板3進入，利用上下的砂輪1、2從強化玻璃板3的上下兩個面進行有底孔的同時加工（圖2的（b））。上下的砂輪1、2的旋轉速度和進入速度相等，但上下的砂輪1、2的前端與強化玻璃板3的表面接觸的瞬間無需嚴格為同時的，也可以有時間上的偏離。通過持續上下的砂輪1、2的進入動作，從而在強化玻璃板3的兩個面上同時地加工出有底孔31、32。

若將開始穿孔後的上下的進給電機4、5的轉速合計而得到的轉速達到設定於行程設定單元的轉速，則使進給電機4、5中的一方（在圖2的示例中是進給電機4）反轉並使另一方繼續旋轉、或者使進給電機4、5的旋轉同時停止而通過升降電機16使升降臺18向上移動或向下移動（在圖2的示例中是向上移動）（圖2的（d））。通過該動作，繼續進入的一側的穿孔砂輪（在圖2的示例中是穿孔砂輪2）使上下的有底孔31、32連通而形成貫通孔33。然後，通過進給電機的反轉而使貫通了的一方的穿孔砂輪（在圖2的示例中是穿孔砂輪2）退避（圖2的（e）），完成一個貫通孔33的加工。

當指令的數量的貫通孔的加工完畢後，使橫向進給台14移動到砂輪電機8、9與玻璃板3不發生干擾的位置後，使升降臺18向上移動而結束貫通孔的加工步驟。

優選的是，使貫通的一側的穿孔砂輪（在圖2的示例中是穿孔砂輪2）的直徑稍微（加工磨削餘量的程度）大於其它砂輪（在圖2的示例中是穿孔砂輪1）的直徑。若這樣，則能夠防止由於上下的穿孔砂輪1、2的砂輪直徑的誤差及軸心的誤差導致在上下的有底孔31、32的連接部處產生條痕等。

上下的穿孔砂輪1、2既可以是實心的砂輪（不具有中空孔的砂輪），也可以是中空的砂輪（具有中空孔的砂輪、圖3），也可以使一方為實心、並使另一方為中空的砂輪。此外，還可以如圖4所示那樣地使一方為中空的砂輪1b、並使另一方為具備被插入到中空的砂輪1b的中空孔中的前端部21的實心的砂輪2b。並且，還可以通過採用在如圖5所示的基端側具備圓錐部22的穿孔砂輪1c、2c，從而按上述的步驟開設貫通孔後使上下的砂輪1c、2c分別單獨地進入，來對利用圓錐部22穿孔而得到的貫通孔的邊緣進行倒角。

進而，在穿孔出貫通孔後，使貫通的穿孔砂輪（在圖2的示例中是穿孔砂輪2）在貫通狀態下保持其旋轉，並通過橫向進給台14的移動及工作臺11的轉動，從而能夠開設出圖6所示那樣的長孔34、及直徑大於砂輪直徑的各種形狀的貫通孔35。在該情況下，若採用如圖5所示的在基端側具備圓錐部22的穿孔砂輪，則能夠對形成的長孔34及大徑貫通孔35的邊緣形成倒角部36。

圖7是示出本發明的穿孔裝置的第二實施方式的主要部分的圖。在圖7的裝置中，未設置圖1的裝置中的砂輪座6、7及其進給電機4、5，在轉子軸的前端安裝有上下的砂輪1、2的砂輪電機8、9直接安裝在升降臺18的上下的位置。上下的砂輪1、2的間隔s是固定的，第二實施方式的升降電機16兼用作使砂輪1、2交替地進退的進給電機。其它結構與圖1的裝置相同。

根據該第二實施方式的裝置，使升降臺18反復上下地往復移動，並依次增大其往復移動行程，從而在強化玻璃板3的表面兩側上交替地穿設出有底孔，並依次增加該兩側的有底孔的孔深，從而在強化玻璃板3上穿設貫通孔。

圖8和圖9的（a）～（g）是說明圖7中的裝置的貫通孔的穿孔動作的圖。與第一實施方式的情況同樣地，使升降臺18下降到不與玻璃板3發生干擾的位置，通過橫向進給台14的移動和工作臺11的轉動，如圖7所示那樣地使砂輪的軸線a與玻璃板3的穿孔位置一致。

接著，上下的砂輪1、2朝向強化玻璃板3進入時在行程端處被該砂輪穿孔出的有底孔的深度為不貫穿強化玻璃板3的深度的行程，並且按升降臺18的每次往復動作時使該深度依次變深的行程使升降臺18往復升降。這樣，如圖8的（b）～圖9的（e）所示，從兩側被穿孔的有底孔31、32的深度依次變深，最後，利用任一個砂輪來切除上下的有底孔31、32之間的壁，從而形成貫通孔。因此，之後，如圖9的（f）所示那樣地利用一個砂輪2（或者1）使強化玻璃板3貫通，並使升降臺返回到最初的狀態，從而形成貫通孔33。

該第二實施方式的結構具有能夠使裝置結構簡化的特徵。另一方面，在第一實施方式的結構中，裝置結構變得複雜，但由於在加工過程中作用於強化玻璃板3的砂輪軸向的加工力平衡，因此能夠更可靠地避免在加工過程中玻璃板斷裂。

1（1a、1b、1c）‧‧‧穿孔砂輪
2（2a、2b、2c）‧‧‧穿孔砂輪
3‧‧‧強化玻璃板
4、5‧‧‧進給電機
6、7‧‧‧砂輪座
8、9‧‧‧砂輪電機
11‧‧‧工作臺
12‧‧‧橫向進給電機
13‧‧‧進給絲桿
14‧‧‧橫向進給台
15‧‧‧引導件
16‧‧‧升降電機
17‧‧‧進給絲桿
18‧‧‧升降臺
21‧‧‧前端部
22‧‧‧圓錐部
31、32‧‧‧有底孔
33‧‧‧貫通孔
34‧‧‧長孔
35‧‧‧貫通孔
36‧‧‧倒角部
a‧‧‧鉛直軸線
s‧‧‧間隔

圖1是示出穿孔裝置的第一例的主要部分的側視圖。 圖2的（a）～（e）是示出圖1中的裝置的加工步驟的說明圖。 圖3是示出中空圓筒狀的穿孔砂輪的示例的圖。 圖4是示出實心圓筒狀和中空圓筒狀的砂輪的示例的圖。 圖5是示出進行穿孔和倒角的砂輪的示例的圖。 圖6是示出形成於玻璃板的長孔的示例的圖。 圖7是示出穿孔裝置的第二例的主要部分的側視圖。 圖8是示出圖7中的裝置的加工步驟的前半的說明圖。 圖9是示出該步驟的後半的說明圖。

Claims (6)

1. 一種硬質脆性板的穿孔方法，其特徵在於，隔著欲形成貫通孔的硬質脆性板將兩個穿孔砂輪以使前端對置的方式配置在同一軸線上，利用該兩個穿孔砂輪從所述硬質脆性板的兩個面開設不到達該硬質脆性板的厚度中間部的有底孔，將兩側的有底孔的深度依次增加，由此使該兩側的有底孔在所述硬質脆性板的厚度中間部連通。
2. 根據請求項1所述的硬質脆性板的穿孔方法，其中，使所述兩個穿孔砂輪以繞所述軸線的旋轉方向和旋轉速度相同的方式同時朝向所述硬質脆性板進入，並同時地增加所述兩側的有底孔的深度。
3. 根據請求項1所述的硬質脆性板的穿孔方法，其中，使前端間的間隔被設定為規定的間隔的所述兩個穿孔砂輪在交替地朝向所述硬質脆性板且使其進入行程依次增大的同時反復進入，由此依次增加所述兩側的有底孔的深度。
4. 一種硬質脆性板的穿孔裝置，所述硬質脆性板的穿孔裝置具備：一對穿孔砂輪，它們以使前端對置的方式被配置在同一軸線上；和進給裝置，其使這些穿孔砂輪沿著所述軸線的方向進退，通過使該一對穿孔砂輪一邊繞所述軸線旋轉一邊進行所述進退，由此在定位於該一對穿孔砂輪之間的硬質脆性板上穿設貫通孔，所述硬質脆性板的穿孔裝置的特徵在於，通過使所述一對穿孔砂輪同時或者交替地朝向所述硬質脆性板進入，由此在該硬質脆性板的兩個面上形成不到達該硬質脆性板的厚度中間部的有底孔，通過使這些有底孔的孔深同時或者交替地增加，使兩個有底孔在所述硬質脆性板的厚度中間部連通，由此在所述硬質脆性板上穿設貫通孔。
5. 根據請求項4所述的硬質脆性板的穿孔裝置，其中，所述一對穿孔砂輪被軸支承於一對砂輪座，所述一對砂輪座彼此朝向對方側地沿著所述軸線方向同時進入。
6. 根據請求項4所述的硬質脆性板的穿孔裝置，其中，所述一對穿孔砂輪被軸支承於兼用於砂輪進給的升降臺，所述升降臺在使往復移動距離依次增大的同時進行往復移動。