JP5323149B2 - ホイールユニット - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板、セラミックス基板、シリコン基板等の脆性材料基板にスクライブラインを形成するためのカッターホイールを備えたホイールユニットに関する。詳しくは、本発明は、カッターピンがホルダーに回転可能に挿入され，このカッターピンに対してカッターホイールが回転可能に取り付けられたホイールユニットにおいて、使用時にカッターピンが抜け難く、寿命の長いホイールユニットに関する。

従来、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル等のフラットディスプレイパネル、太陽電池等の製造工程では、マザーガラス基板等の脆性材料基板の分断工程が設けられている。また、ガラス素材の製造工程においても、ガラスリボンからのガラス板の切り出し工程が設けられている。これらの分断工程ないし切り出し工程では、カッターホイールに脆性基板の材質や厚み等の諸条件に見合った荷重を負荷しながら、カッターホイールを脆性基板の表面上を転動させてスクライブラインを形成し、脆性基板に所定の力を負荷することにより脆性基板をスクライブラインに沿って分断し、個々のパネルやガラス板を製造している。

ここで、下記特許文献１に開示されているスクライブ装置を図６〜図８を用いて説明する。なお、図６は下記特許文献１に開示されているスクライブ装置の斜視図であり、図７はこのスクライブ装置で使用されているカッターホイール用ホルダーの構成を示す図であり、図８は同じくホイールユニットの斜視図である。

このスクライブ装置１００は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボールネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はこのテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置１００の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８が設けられている。

スクライブ装置１００には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。スクライブヘッド１１２はブリッジ１１０に設けられたガイド１１３に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。モータ１１４はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って移動させるものである。

スクライブ装置１００のスクライブヘッド１１２には、ホルダージョイント１２０を介してホイールユニット１２１が取付けられている。図６及び図７に示すように、ホイールユニット１２１を形成するホルダー１２２は略円筒形の部材であって、ここではその一端に略正方形状の平坦部１２２ａ，１２２ｂがいずれも中心軸に平行に設けられている。ホイールユニット１２１はこの平坦部１２２ａ，１２２ｂの間に中心軸に沿った切り欠き１２３を有しており、平坦部１２２ａ，１２２ｂの下端にはその面に垂直な方向のピン溝１２４を有している。

カッターホイール（「スクライビングホイール」ともいわれる）１２５は、例えばホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の円板状の形状を有し、円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成され、中心に貫通孔１２６が形成されたものである。カッターホイール１２５は、ピン溝１２４に挿入されたカッターピン１２７を中心の貫通孔１２６に貫通させることによって、回転自在に保持されている。また、カッターピン１２７の少なくとも一方側の端部は、抜け防止の目的で、ピン溝１２４の内周側を、複数箇所において、カシメることによって爪部を形成することにより、ピン溝１２４内に回転可能に固定されている。このホルダー１２２、カッターホイール１２５及びカッターピン１２７によってホイールユニット１２１が構成されている。

カッターピン１２７をピン溝１２４に挿入しカッターホイール１２５を保持した後は、カッターホイール１２５の交換が必要となった場合、ホイールユニット１２１全体が交換される。

スクライブヘッド１１２はその内部に、ホイールユニット１２１の昇降動作を可能とする昇降部、例えば空気圧制御を用いるエアーシリンダーやモータ（回転モータ、リニアモータ）による電動昇降部などが設けられている。スクライブ装置１００は昇降部によりカッターホイール１２５を脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接し転動していき、スクライブラインを形成する。

ＷＯ２００７／０６３９７９ 特許第３０７４１４３号公報

上記特許文献１に開示されているスクライブ装置によれば、高速かつ高精度にガラス板等の脆性材料基板にスクライブラインを形成することができるという優れた効果を奏する。しかしながら、近年に至り、より脆性材料基板の製造効率の向上が求められてきており、スクライブラインの形成速度向上が求められるようになってきている。スクライブラインの形成速度が早くなると、カッターホイールの回転に伴う摩擦によるカッターピンの回転速度も速くなり、カッターピンの端部が爪部を突き破ってホルダーから抜けてしまい、寿命が短くなる可能性が生じる。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、カッターホイールの回転によりカッターピンが共回りすることがあっても、カッターピンが抜け難く、寿命の長いホイールユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のホイールユニットは、一端に切り欠き部によって形成された一対の脚部を有するホルダーと、前記一対の脚部間に取り付けられたカッターピンと、前記カッターピンに回動自在に取り付けられたカッターホイールと、を備えるホイールユニットであって、前記カッターピンは、前記一対の脚部の一方に形成された貫通孔と他方に形成されたピン受け部との間又は前記一対の脚部の両方に形成された貫通孔の間に回転可能に挿入され、前記カッターピンの前記貫通孔側の端部には当て板が当接され、前記当て板は前記貫通孔の外部側の壁を複数箇所においてカシメることにより形成された爪部により前記貫通孔内に保持されていることを特徴とする。

本発明のホイールユニットにおいては、貫通孔側のカッターピンの端部は直接爪部に当接しておらず、当て板を介してこの当て板が貫通孔の入口壁に形成された爪部により貫通孔内に保持されているので、たとえスクライブライン形成時にカッターホイールの回転によりカッターピンが共回りすることがあっても、カッターピンが当て板を突き破ることは実質的に生じなくなる。しかも、カッターホイールの回転に伴ってカッターピンに加わった外力は、直接爪部に伝達されることがなく、当て板を介して爪部に伝達されるまでに分散されて小さくなるので、より当て板が爪部を突き破り難くなる。そのため、本発明のホイールユニットによれば、スクライブラインの形成速度が早くなってもカッターピンが抜け難く、寿命が長いホイールユニットが得られる。

なお、本発明のホイールユニットにおいては、当て板は、通常、貫通孔よりも大きくなるが、カッターピンの直径やピン受け部の内径とは無関係に選択することができ、その形状も任意の形状のものを使用し得る。さらに、本発明のホイールユニットにおいては、カッターホイールとして、ディスク状ホイールの円周部に沿った全周にわたり垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されているものであっても、或いは、ディスク状ホイールの円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されていると共にこのＶ字形の刃に交差する方向に一定ピッチで一定深さの溝が形成されているもの（上記特許文献２参照）であってもよい。

また、本発明のホイールユニットにおいては、前記当て板は、前記カッターピンの外径よりも直径が大きいものであることが好ましい。

本発明のホイールユニットにおいては、カッターホイールからカッターピンに加わった外力は、カッターピンと当て板との間の摩擦によって当て板に伝達されるため、たとえスクライブライン形成時にカッターホイールの回転によりカッターピンが共回りしても、当て板に加わった力は爪部に伝達されるまでに分散されて小さくなるので、より当て板が爪部を突き破り難くなる。そのため、本発明のホイールユニットによれば、より爪部に加わる力が小さくなり、よりカッターピンが抜け難く、寿命が長いホイールユニットが得られる。

また、本発明のホイールユニットにおいては前記ピン受け部は貫通孔からなり、前記ピン受け部側の前記カッターピンの端部には当て板が当接され、前記ピン受け部側の当て板は前記ピン受け部の貫通孔の外部側の壁を複数箇所においてカシメることにより形成された爪部により保持されていてもよい。

本発明のホイールユニットによれば、ピン受け部が貫通孔からなる場合でも、ピン受け部側のカッターピンの端部には当て板が当接されて、この当て板がピン受け部の貫通孔の入口壁を複数箇所においてカシメることにより形成された爪部により保持されているから、上述の場合と同様に、スクライブラインの形成速度が速くなってもカッターピンが抜け難く、寿命が長いホイールユニットが得られる。加えて、一対の脚部の両側共に貫通穴で形成できるので、ホルダーの加工が容易となる。

また、本発明のホイールユニットにおいては、前記ピン受け部はめくら穴からなるものとしてもよい。

ピン受け部はめくら穴であれば、たとえスクライブライン形成時にカッターホイールの回転によりカッターピンが共回りすることがあっても、ピン受け部側からカッターピンが抜けることは実質的に生じない。

また、本発明のホイールユニットにおいては、前記一対の脚部の一方に形成された貫通孔及び前記他方に形成されたピン受け部は、それぞれ前記脚部の端部側が開放された溝状となされているものとしてもよい。

一対の脚部の一方に形成された貫通孔及び他方に形成されたピン受け部が、それぞれ脚部の端部側が開放された溝状とすれば、カッターホイールの外径が小さくても、カッターホイールの脚部の端部から突出している部分の長さを長くすることができるため、スクライブライン形成時に脚部の端部が被分断部材に接触し難くなる。

実施例及び比較例に共通するホイールユニットの斜視図である。 図１のホイールユニットをホルダー取付け部に挿入する前の状態を示す部分拡大斜視図である。 ホイールユニットをホルダー取付部に挿入した状態の断面図である。 図４Ａは比較例のホイールユニットの正面図であり、図４Ｂは右側面図である。 図５Ａは実施例のホイールユニットの正面図であり、図５Ｂは右側面図である。 従来例のスクライブ装置の斜視図である。 図７Ａは従来例のカッターホイール用ホルダーの正面図であり、図７Ｂは図７Ａの底面図であり、図７Ｃは右側面から見た分解組み立て図である。 従来例のホイールユニットの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を実施例及び比較例と共に図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのホイールユニットの一例を示すものであって、本発明をこのホイールユニットに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも適応し得るものである。

最初に実施例及び比較例に共通するホイールユニット１０及びホルダ取付け部２０の構成について図１〜図３を用いて説明する。なお、図１は実施例及び比較例に共通するホイールユニット１０の斜視図であり、図２はホイールユニット１０をホルダ取付け部２０に挿入する前の状態を示す部分拡大斜視図であり、また、図３はホイールユニットをホルダ取付部に挿入した状態の断面図である。

ホイールユニット１０のホルダー１１は、略円柱形の金属又は樹脂で形成されており、外周面部の全周にわたって円環状の窪み１２が形成されている。またホルダー１１は、その一端には脚部１３ａ，１３ｂがいずれも中心軸に平行に設けられている。ホルダー１１は、この脚部１３ａ，１３ｂの間に中心軸に沿った切り欠き１４が形成されており、脚部１３ａの下端側にはその面に垂直な方向の貫通孔１５が形成され、脚部１３ｂ側にはピン受け部（図示省略）が形成されている。なお、このピン受け部の構成については後述する。

カッターホイール１６は、例えばホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度のディスク状の形状を有し、円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成され、中心に貫通孔が形成されている。カッターホイール１６は、カッターピン１７を貫通孔１５及びピン受け部に挿入する際に同時にカッターホイール１６の中心の貫通孔を通すことにより、カッターピン１７に回転自在に保持されている。なお、カッターピン１７にカッターホイール１６を保持した後は、カッターホイール１６の交換を要する場合にもカッターホイール１６を取り外すことなく、ホルダー１１と共にホイールユニット１０全体が交換される。また、ホルダー１１には、ホルダー取付け部２０（図２参照）への挿入方向を容易に規制するとともに脱着を容易にするために、側面から突出した操作バー１８が形成されている。

ホルダー取付け部２０は、ホイールユニット１０を挿入し保持するための略円柱状の保持孔部２１及びホイールユニット１０の操作バー１８を導入するためのバー導入溝２２が形成されている。バー導入溝２２は、図２におけるホルダー取付け部２０の断面に一部分だけが図示されている。なお、保持孔部２１には、例えばボールプランジャーやバネ部材などの弾性部材２３（図３参照）が設けられており、この弾性部材２３がホイールユニット１０の円環状の窪み１２に当接するようになされている。なお、外周面部の全周に円環状の窪み１２を設けるのではなく、弾性部材２３が当接する位置にのみ窪みを設けてもよい。

ホイールユニット１０は、操作バー１８をバー導入溝２２に導入しながら、保持孔部２１に挿入される。ホイールユニット１０が保持孔部２１に挿入されて操作バー１８がバー導入溝２２内に引き上げられ、ホイールユニット１０の上端が保持孔部２１の上端と当接したとき、ホイールユニット１０の窪み１２が、保持孔部２１の弾性部材２３と係合し、ホイールユニット１０がホルダー取付け部２０に着脱可能に保持・固定される。また、操作バー１８はバー導入溝２２で回転方向の動きが抑止されるので、ホイールユニット１０は、ホルダー取付け部２０の保持孔部２１内で正確に位置決めされる。

［比較例］
次に従来例のホイールユニットに対応する比較例のホイールユニット１０Ａについて図４を用いて説明する。なお、図４Ａは比較例のホイールユニットの正面図であり、図４Ｂは同じく右側面図である。

比較例のホイールユニット１０Ａは、上述した実施例及び比較例に共通するホイールユニット１０において、ホルダー１１の一対の脚部１３ａ，１３ｂとして、一方の脚部１３ａには貫通孔１５が形成され、他方の脚部１３ｂにはめくら穴からなるピン受け部３１が形成されたものを用いている。なお、このめくら穴からなるピン受け部３１としては、図４Ａに示したように、カッターピン１７の外径よりも小さい内径の開口３２が形成されているものを用いてもよい。

すなわち、一方の脚部１３ａに形成されている貫通孔１５の内径はカッターピン１７の外径と実質的に同一とされており、他方の脚部１３ｂに形成されているピン受け部３１は、内径がカッターピン１７の外径と実質的に同一とされているが、ピン受け部３１の奥の部分にカッターピン１７の外径よりも小さい内径の開口３２が形成されている。

このような開口３２を形成した理由は、カッターピン１７を他方の脚部１３ｂのピン受け部３１から脱着する際に、開口３２を介して外部からカッターピン１７を押圧することによって脱着しやすくするためである。このような構成とすると、カッターピン１７の外径と貫通孔１５の内径及びピン受け部３１の内径が実質的に等しくても、カッターピン１７を貫通孔１５及びピン受け部３１から脱着することが容易になる。

そして、一方の脚部１３ａに形成されている貫通孔１５側のカッターピン１７の端部は、図４Ｂに示すように、貫通孔１５の外部側の壁を複数箇所、ここでは４箇所においてカシメることによって形成された爪部３０Ａによって抜けることがないように保持されている。これにより，カッターピン１７は、一方の脚部１３ａに回転可能に取り付けられる。なお、ここでは、カッターホイール１６として、ホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍのディスク状の形状を有し、円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されているものを用い、また、カッターホイール１６の中心に設けられた貫通孔の内径が０．８ｍｍのものを用いた。また、カッターピン１７として、ここでは外径が０．８ｍｍのものを用いている。

［実施例］
次に、実施例のホイールユニット１０Ｂについて図５を用いて説明する。なお、図５Ａは実施例のホイールユニットの正面図であり、図５Ｂは同じく右側面図である。実施例のホイールユニット１０Ｂは、ホルダー１１の一方の脚部１３ａに形成された貫通孔１５の外部側の径が大きくされ、この径が大きくされた部分にカッターピン１７よりも外径が大きい円盤状の当て板１９が配置され、この当て板１９が貫通孔１５の外部側の壁を例えば４箇所においてカシメることによって形成された爪部３０Ｂによって、抜けることがないように保持されている点で比較例のホイールユニット１０Ａと構成が相違しており、その他の構成は実質的に比較例のホイールユニット１０Ａと同一である。そのため、以下では、比較例のホイールユニット１０Ａと同一の構成部分には、重複する説明を避けるため、同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

なお、実施例のホイールユニット１０Ｂでは、カッターホイール１６として、比較例の場合と同様に、ホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍのディスク状の形状を有し、円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されているものを用い、また、カッターホイール１６の中心に設けられた貫通孔の内径は０．８ｍｍであり、カッターピン１７の外径は０．８ｍｍのものを用いている。さらに、実施例のホイールユニット１０Ｂで用いた当て板１９は、直径が２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの円盤状のものである。また、実施例のホイールユニット１０Ｂにおける爪部３０Ｂは、比較例のホイールユニットにおける爪部３０Ａの形成時と同一の力を加えて同一の大きさとなるように形成した。

このような構成にすることにより、本発明に基づく実施例のホイールユニット１０Ｂにおいては、当て板１９が貫通孔１５の外部側の内周壁にカシメることにより形成された爪部３０Ｂによって保持されているため、貫通孔１５側のカッターピン１７の端部は直接爪部３０Ｂによって保持されておらず、当て板１９によって貫通孔１５内に保持されていることになる。そのため、スクライブライン形成時にスクライブ速度が速くなるとカッターホイール１６の回転によりカッターピン１７が共回りし易くなるが、カッターピン１７に印加された外力は、直接爪部３０Ｂに伝達されることがなく、当て板１９を介して爪部３０Ｂに伝達されるから、爪部３０Ｂに伝達される外力は分散されて小さくなる。そのため、本発明のホイールユニット１０Ｂによれば、スクライブラインの形成速度が早くなって、カッターピン１７に加わる力が大きくなっても、カッターピン１７が抜け難くなり、比較例のホイールユニットに比べて約１．５倍以上の長寿命のホイールカッター１０Ｂが得られるようになるわけである。

また、上記実施例のホイールユニット１０Ｂにおいては、ピン受け部３１をめくら穴からなるものとした例を示したが、ピン受け部も貫通孔により形成し、このピン受け部側のカッターピンの端部にも当て板を当接させ、このピン受け部側の当て板をピン受け部の貫通孔の入口壁を複数箇所においてカシメ加工することにより爪部を形成し、この爪部によって当て板を貫通孔内に保持するものとしてもよい。この場合においても、スクライブライン形成時にカッターホイールの回転によりカッターピンが共回りすることがあっても、カッターピンがピン受け部の当て板を突き破ることは実質的になくなり、しかも、当て板によって爪部が破壊され難くなる。

なお、上記実施例のホイールユニット１０Ｂにおいては、当て板として円盤状のものを使用した例を示したが、貫通孔１５からカッターピン１７が抜け出すことを防止できる形状であればよく、例えば、楕円形状の平板、多角形状の平板等であってもよい。

さらに、上記実施例のホイールユニット１０Ｂにおいては、一対の脚部１３ａ、１３ｂに形成された貫通孔１５及びピン受け部３１として、それぞれ前記脚部の端部側が開放された溝状となされているものとしてもよい。このような構成とすると、カッターホイール１６の外径が小さくても、カッターホイール１６の脚部１３ａ、１３ｂの端部から突出している部分の長さを長くすることができるため、スクライブライン形成時に脚部１３ａ、１３ｂの端部が被分断部材に接触し難くなって、スクライブラインの形成が容易となる。

また、上記実施例のホイールユニット１０Ｂにおいては、カッターホイール１６として、ディスク状ホイールの円周部に沿った全周にわたり垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されているものを用いた例を示したが、上記特許文献２に示されているようなディスク状ホイールの円周部に沿って垂直断面形状Ｖ字形の刃が形成されていると共にこの垂直断面形状Ｖ字形の刃に交差する方向に一定ピッチで一定深さの溝が形成されているものを用いてもよい。上記特許文献２に示されているようなカッターホイールを使用すると、特に長い垂直クラックが生じながらも水平クラックが小さいスクライブラインを形成することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ：ホイールユニット
１１：ホルダー
１２：円環状の窪み
１３ａ，１３ｂ：脚部
１４：切り欠き
１５：貫通孔
１６：カッターホイール
１７：カッターピン
１８：操作バー
１９：当て板
２０：ホルダ取付け部
２１：保持孔部
２２：バー導入溝
２３：弾性部材
３０Ａ、３０Ｂ：爪部
３１：ピン受け部
３２：開口

Claims (5)

1. 一端に切り欠き部によって形成された一対の脚部を有するホルダーと、
   前記一対の脚部間に取り付けられたカッターピンと、
   前記カッターピンに回動自在に取り付けられたカッターホイールと、
   を備えるホイールユニットであって、
   前記カッターピンは、前記一対の脚部の一方に形成された貫通孔と他方に形成されたピン受け部との間に回転可能に挿入され、
   前記カッターピンの前記貫通孔側の端部には当て板が当接され、
   前記当て板は前記貫通孔の外部側の壁を複数箇所においてカシメることにより形成された爪部により前記貫通孔内に保持されていることを特徴とするホイールユニット。
2. 前記当て板は、前記カッターピンの外径よりも直径が大きいものであることを特徴とする請求項１に記載のホイールユニット。
3. 前記ピン受け部は貫通孔からなり、
   前記ピン受け部側の前記カッターピンの端部には当て板が当接され、
   前記ピン受け部側の当て板は前記ピン受け部の貫通孔の外部側の壁を複数箇所においてカシメることにより形成された爪部により前記貫通孔内に保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のホイールユニット。
4. 前記ピン受け部はめくら穴からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のホイールユニット。
5. 前記一対の脚部の一方に形成された貫通孔及び前記他方に形成されたピン受け部は、それぞれ前記脚部の端部側が開放された溝状となされていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のホイールユニット。

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