特開 2024-104567 割断装置、割断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104567

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】割断装置、割断方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/033 20060101AFI20240729BHJP

   B28D 5/00 20060101ALI20240729BHJP

   B28D 7/04 20060101ALI20240729BHJP

   B26F 3/00 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

C03B33/033

B28D5/00 Z

B28D7/04

B26F3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008857

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】598072179

【氏名又は名称】株式会社片岡製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】高木 洋慧

(72)【発明者】

【氏名】菊田 知希

【テーマコード（参考）】

3C060

3C069

4G015

【Ｆターム（参考）】

3C060AA08

3C060CB03

3C060CB14

3C060CB15

3C069AA03

3C069BA08

3C069BB01

3C069BC01

3C069CA11

3C069CB01

3C069EA01

4G015FA03

4G015FA04

4G015FC02

4G015FC11

(57)【要約】

【課題】装置の構造や機構を徒に複雑化させることなく、一枚の基板を最小の工数で三つの断片に分割できる割断装置を提供する。
【解決手段】表面に溝状の二本のスクライブ線１０が形成され当該スクライブ線１０により三つの部位に区画される基板１のうちの、二本のスクライブ線１０に挟まれた中間部１１を支持する中間支持体４２１と、一方の前記スクライブ線１０を介して前記基板１の中間部１１の一方側に隣接する一方側部１２を支持する一方側支持体４２２と、他方の前記スクライブ線１０を介して前記基板１の中間部１１の他方側に隣接する他方側部１３を支持する他方側支持体４２３と、前記一方側支持体４２２及び前記他方側支持体４２３を前記中間支持体４２１に対し相対的に前記基板１の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板１を前記一方側部１２、前記中間部１１及び前記他方側部１３に分割する変位機構とを具備する割断装置を構成した。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に溝状の二本のスクライブ線が形成され当該スクライブ線により三つの部位に区画される基板のうちの、二本のスクライブ線に挟まれた中間部を支持する中間支持体と、
一方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の一方側に隣接する一方側部を支持する一方側支持体と、
他方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の他方側に隣接する他方側部を支持する他方側支持体と、
前記一方側支持体及び前記他方側支持体を前記中間支持体に対し相対的に前記基板の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割する変位機構とを具備する割断装置。

【請求項2】

前記中間支持体に、前記基板の中間部の裏面における前記スクライブ線のすぐ内側に当接する折割部材が付随する請求項１記載の割断装置。

【請求項3】

前記変位機構は、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割後、前記一方側支持体、前記中間支持体及び前記他方側支持体のうち少なくとも二つを基板の表面と平行な方向に沿って変位させ、基板の一方側部、中間部及び他方側部を互いに所定幅離間させる請求項１記載の割断装置。

【請求項4】

前記基板の材料となる板材を複数に分割して基板を得る予割断機構を具備する請求項１記載の割断装置。

【請求項5】

前記板材の表面に溝状の五本のスクライブ線を形成する切削機構を具備し、
前記切削機構により形成した中央の前記スクライブ線に沿って前記板材を分割して二枚の前記基板を得、その後残りの四本のスクライブ線に沿って各基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割する請求項４記載の割断装置。

【請求項6】

表面に溝状の二本のスクライブ線が形成され当該スクライブ線により三つの部位に区画される基板のうちの、二本のスクライブ線に挟まれた中間部を中間支持体に支持させるステップと、
一方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の一方側に隣接する一方側部を一方側支持体に支持させるステップと、
他方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の他方側に隣接する他方側部を他方側支持体に支持させるステップと、
前記一方側支持体及び前記他方側支持体を前記中間支持体に対し相対的に前記基板の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割するステップとを具備する割断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄板状をなす脆性材料を三つ以上の断片に分割する割断装置及び割断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス板等の薄板材を所望の寸法、形状に割断するための装置が公知である（例えば、下記特許文献を参照）。一般に、この種の割断装置は、対象の表面に溝状のスクライブ線を切削形成し、その形成部位に曲げ応力を作用させて、対象を折割し二分するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０８８０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既存の割断装置では、一枚の基板を一時に三つの断片に分割することはできない。一枚の基板を三分しようとすれば、まずその基板から一つの断片を分断し、しかる後残った部分を二つの断片に分断するというように、折割の工程を二度反復する必要があり、時間を消費する。

【0005】

本発明は、割断装置の構造や機構を徒に複雑化させることなく、一枚の基板を最小の工数で三つの断片に分割できるようにすることを所期の目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明では、表面に溝状の二本のスクライブ線が形成され当該スクライブ線により三つの部位に区画される基板のうちの、二本のスクライブ線に挟まれた中間部を支持する中間支持体と、一方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の一方側に隣接する一方側部を支持する一方側支持体と、他方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の他方側に隣接する他方側部を支持する他方側支持体と、前記一方側支持体及び前記他方側支持体を前記中間支持体に対し相対的に前記基板の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割する変位機構とを具備する割断装置を構成した。

【0007】

前記中間支持体には、前記基板の中間部の裏面における前記スクライブ線のすぐ内側に当接する折割部材が付随することが好ましい。

【0008】

加えて、前記変位機構が、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割後、前記一方側支持体、前記中間支持体及び前記他方側支持体のうち少なくとも二つを基板の表面と平行な方向に沿って変位させ、基板の一方側部、中間部及び他方側部を互いに所定幅離間させるものであれば、分割した断片の回収、搬送、容器への収納等といった後工程がより容易となる。

【0009】

前記基板の材料となる板材を複数に分割して基板を得る予割断機構を具備し、一枚の板材を六つの断片に分割するものとしてもよい。特に、前記板材の表面に溝状の五本のスクライブ線を形成する切削機構を具備し、前記切削機構により形成した中央の前記スクライブ線に沿って前記板材を分割して二枚の前記基板を得、その後残りの四本のスクライブ線に沿って各基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割することが考えられる。

【0010】

本発明に係る割断方法は、表面に溝状の二本のスクライブ線が形成され当該スクライブ線により三つの部位に区画される基板のうちの、二本のスクライブ線に挟まれた中間部を中間支持体に支持させるステップと、一方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の一方側に隣接する一方側部を一方側支持体に支持させるステップと、他方の前記スクライブ線を介して前記基板の中間部の他方側に隣接する他方側部を他方側支持体に支持させるステップと、前記一方側支持体及び前記他方側支持体を前記中間支持体に対し相対的に前記基板の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板を前記一方側部、前記中間部及び前記他方側部に分割するステップとを具備することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、割断装置の構造や機構を徒に複雑化させることなく、一枚の基板を最小の工数で三つの断片に分割することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態の割断装置による基板の割断の手順を示す図。

【図2】同実施形態の割断装置の一部を示す斜視図。

【図3】同実施形態の割断装置の一部を示す斜視図。

【図4】同実施形態の割断装置の一部を示す斜視図。

【図5】同実施形態の割断装置の一部を示す斜視図。

【図6】同実施形態の割断装置により割断した基板を収容する容器を示す斜視図。

【図7】同実施形態の割断装置が実施する切削ステップを説明する模式的な側面図。

【図8】同実施形態の割断装置が実施する予割断ステップを説明する模式的な側面図。

【図9】同実施形態の割断装置が実施する割断ステップを説明する模式的な側面図。

【図10】同実施形態の割断装置が実施する割断ステップを説明する模式的な側面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の割断装置は、ガラス板等の脆性の板材０を三つ以上の断片１１、１２、１３に分割する割断処理を実行する。具体的には、図１に示すように、
（Ｉ）方形の薄板状の一枚の板材０の表面に、互いに平行に伸びる五本の溝状のスクライブ線１０を切削形成し、
（II）五本のスクライブ線１０のうちの中央のスクライブ線１０にそって板材０を二分割して二枚の基板１を得、
（III）さらに、二枚の基板１の各々につき、二本のスクライブ線１０に沿って当該基板１を三分割して三つの断片１１、１２、１３を得る
という手順を経て、一枚の板材０を六枚の基板１１、１２、１３に断片化する。板材０の一辺は約１５６ｍｍないし１６０ｍｍ、厚みは約０．１５ｍｍないし０．２ｍｍである。

【0014】

図２ないし図５に、本実施形態の割断装置の各部の外観を示している。本割断装置では、図２に示すように、材料である複数枚の板材０を収容した容器（カセット、コンテナ、パレット、トレー等。図示せず）を、搬入部２１から搬入する。取出機構２２は、搬入部２１より搬入された容器から一枚ずつ板材０を取り出し、それを後続の搬送機構２３へと導入する。取出機構２２は、アクチュエータにより駆動され、その下向面側に複数個の真空吸着パッドを有する既知のもので、吸着パッドにより容器内の板材０の表面（本実施形態では、上面）を吸着してその板材０を容器から持ち上げ、そのまま搬送機構２３に向けて移送することができる。搬送機構２３は、例えばウォーキングビーム機構である。

【0015】

搬送機構２３が順次搬送する一枚一枚の板材０は、図３に示す切削機構３２及び予割断機構３３の手前の位置に到達する。移送機構３１は、搬送機構２３から板材０を受け取って切削機構３２に導入し、さらにその後同板材０を予割断機構３３に導入する。移送機構３１は、取出機構２２と同様、アクチュエータにより駆動され、その下向面側に複数個の真空吸着パッドを有する既知のもので、吸着パッドにより板材０の表面を吸着してその板材０を持ち上げ、切削機構３２や予割断機構３３に向けて移送することができる。

【0016】

切削機構３２は、板材０の表面に複数本のスクライブ線１０を切削形成する切削ステップを実施する。図７に示すように、切削機構３２は、既知のレーザ加工機の如く、対物レンズ（集光レンズ）を内包する加工ノズル３２１から出射するレーザ光Ｌを対象の板材０の表面に照射し、かつ板材０上でのレーザ光Ｌの照射位置を変位させる走査を行って、板材０の表面に互いに略平行に伸びる五本のスクライブ線１０を形成するものである。切削機構３２は、レーザＬを発振する光源、光源から加工ノズル３２１までレーザ光Ｌを伝搬させる光ファイバ、ミラー、レンズ等の光学素子、加工ノズル３２１を板材０に対し相対的に（ひいては、レーザ光Ｌの照射位置を）二次元方向に移動させることのできる可動ステージ（ＸＹステージ等）、レーザＬの光軸を変位させることのできるガルバノスキャナ等を要素として構成できる。スクライブ線１０は、板材０の表面側から裏面（本実施形態では、下面）側に向かって凹むように刻まれた極細幅の溝状をなし、その深さは板材０の厚みの半分程度である。

【0017】

切削ステップを通じてスクライブ線１０を形成した板材０は、再び移送機構３１により吸着して持ち上げ、切削機構３２から予割断機構３３へと移送する。予割断機構３３は、五本のスクライブ線１０のうちの中央のスクライブ線１０に沿って板材０を二分する予割断ステップを実施する。予割断機構３３は、中央のスクライブ線１０により区画される板材０の一方側の半部１を支持する第一支持体３３１と、同板材０の他方側の半部１を支持する第二支持体３３２と、第一支持体３３１を駆動するアクチュエータを有する変位機構とを備える。第一支持体３３１は、第二支持体３３２に対し相対的に板材０の表裏面（上面及び下面）と交差（または、略直交）する方向に沿って変位し得る。

【0018】

第一支持体３３１は、その上向面側に複数個の真空吸着パッド３３３を有し、吸着パッド３３３により下方から板材０の裏面を吸着して板材０の半部１を保持する。第二支持体３３２もまた、上向面側に複数個の真空吸着パッド３３３を有し、吸着パッド３３３により下方から板材０の裏面を吸着して板材０の残りの半部１を保持する。その状態で、図８に示すように、変位機構が第一支持体３３１を、これが支持する板材０の半部１と一体的に、板材０の裏面の向く下方に変位（傾動または回動）させることで、板材０を中央のスクライブ線１０に沿って二つに折り割る。これにより、一枚の板材０から二枚の基板１を得る。

【0019】

図４に示すように、予割断ステップを通じて一枚の板材０を二分割した二枚の基板１は、移送機構４１により割断機構４２に導入する。移送機構４１は、取出機構２２や移送機構３１と同様、アクチュエータにより駆動され、その下向面側に複数個の真空吸着パッドを有する既知のもので、吸着パッドにより二枚の基板１のそれぞれの表面を吸着して両基板１を持ち上げ、割断機構４２に向けて移送することができる。

【0020】

割断機構４２は、二枚の基板１のそれぞれについて、その基板１に形成した二本のスクライブ線１０に沿って当該基板１を三分する割断ステップを実施する。割断機構４２は、基板１における二本のスクライブ線１０に挟まれた中間部１１を支持する中間支持体４２１と、同基板１における一方のスクライブ線１０を介して中間部１１に隣接する一方側部１２を支持する一方側支持体４２２と、同基板１における他方のスクライブ線１０を介して中間部１１に隣接する他方側部１３を支持する他方側支持体４２３と、中間支持体４２１、一方側支持体４２２及び他方側支持体４２３をそれぞれ駆動するアクチュエータを有する変位機構とを備える。中間支持体４２１、一方側支持体４２２及び他方側支持体４２３は、互いに独立に（個別に）、換言すれば他の支持体４２１、４２２、４２３に対し相対的に、基板１の表裏面（上面及び下面）と交差（または、略直交）する方向に沿って変位し得る。

【0021】

中間支持体４２１は、その上向面側に複数個の真空吸着パッド４２４を有し、吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して、基板１の中間部１１を保持する。一方側支持体４２２は、上向面側に複数個の真空吸着パッド４２４を有し、吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して、基板１の一方側部１２を保持する。他方側支持体４２３もまた、上向面側に複数個の真空吸着パッド４２４を有し、吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して、基板１の他方側部１３を保持する。

【0022】

割断機構４２における割断ステップは、図９及び図１０中の（ｉ）ないし（ｖ）の複数のステップを含む。順を追って述べると、まず、図９（ｉ）に示すように、変位機構が中間支持体４２１を上昇させ、中間支持体４２１の吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して中間部１１を保持する。次いで、図９（ii）に示すように、変位機構が中間支持体４２１及び基板１を下降させ、一方側支持体４２２の吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して一方側部１２を保持する。同時に、他方側支持体４２３の吸着パッド４２４により下方から基板１の裏面を吸着して他方側部１３を保持する。中間支持体４２１には、剛体の折割部材４２５が付随している。折割部材４２５は、基板１の裏面に向かって上方に突出するとともに、基板１に形成されたスクライブ線１０の伸びる方向に沿って伸長した塀状をなす。折割部材４２５の先端即ち上端は幅が細くなっており、その先端が降下した基板１の中間部１１の裏面、スクライブ線１０のすぐ内側に下方から当接する。なお、折割部材４２５は、変位機構が駆動する支持体４２１、４２２、４２３及び吸着パッド４４４とは干渉しない。

【0023】

しかして、図９（iii）に示すように、変位機構が一方側支持体４２２及び他方側支持体４２３をそれぞれ、基板１の一方側部１２及び他方側部１３と一体的に、基板１の裏面の向く下方に変位させることで、折割部材４２５を支えとして基板１を二本のスクライブ線１０に沿って三つに折り割る。これにより、一枚の基板１から三枚の断片１１、１２、１３を得る。その後、図１０（iv）に示すように、一方側支持体４２２及び他方側支持体４２３をともに上方に変位させ、中間支持体４２１と略等しい高さ位置に復帰させる。基板１の各断片１１、１２、１３が略面一となったところで、図１０（ｖ）に示すように、変位機構が各支持体４２１、４２２、４２３を基板１の表裏面と略平行な方向、スクライブ線１０の伸びる方向と交差（略直交）する方向に沿って若干ながら変位させ、分割した断片１１、１２、１３を互いに所定幅離間させる。離間させた断片１１、１２、１３間の空隙の幅は、約６ｍｍである。

【0024】

図５及び図１０（vi）に示すように、割断ステップを通じて二枚の基板１を各々三分割した計六枚の断片１１、１２、１３は、移送機構５１により搬出部５２に導入する。移送機構５１は、取出機構２２や移送機構３１、４１と同様、アクチュエータにより駆動され、その下向面側に複数個の真空吸着パッド５１１を有する既知のもので、吸着パッド５１１により六枚の基板１の断片１１、１２、１３のそれぞれの表面を吸着して各断片１１、１２、１３を持ち上げ、搬出部５２に向けて移送することができる。

【0025】

搬出部５２では、移送機構５１が容器（カセット、コンテナ、パレット、トレー等）６に六枚の断片１１、１２、１３を収容する。図６に示すように、容器６は、基板１の外寸に対応した内寸を有する上方に開口した筐体状をなす。その対向する周壁の内面からは、互いに相寄る内方に凸条（リブ）６１が突出している。凸条６１は、上下に延伸し、隣り合う断片１１、１２、１３と断片１１、１２、１３との空隙に収まる仕切りとなる。

【0026】

本実施形態では、中間支持体４２１が、表面に溝状の二本のスクライブ線１０が形成され当該スクライブ線１０により三つの部位に区画される基板１のうちの二本のスクライブ線１０に挟まれた中間部１１を支持し、一方側支持体４２２が、一方の前記スクライブ線１０を介して前記基板１の中間部１１の一方側に隣接する一方側部１２を支持し、他方側支持体４２３が、他方の前記スクライブ線１０を介して前記基板１の中間部１１の他方側に隣接する他方側部１３を支持し、その状態で、変位機構により、前記一方側支持体４２２及び前記他方側支持体４２３を前記中間支持体４２１に対し相対的に前記基板１の表面と交差する方向に沿って変位させ、前記基板１を前記一方側部１２、前記中間部１１及び前記他方側部１３に分割する割断装置を構成した。

【0027】

本実施形態によれば、一枚の基板１を最小の工数で三つの断片１１、１２、１３に分割することができる。さらには、一枚の板材０から最小の工数で六枚の基板１の断片１１、１２、１３を得ることができる。割断装置の構造や機構も徒に複雑化しない。また、六枚の断片１１、１２、１３は、移送機構５１により一時に回収することができる。それら断片１１、１２、１３を一つずつ順に搬送しないので、時間を浪費しない。

【0028】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0029】

０…板材
１…基板
１０…スクライブ線
１１…中間部
１２…一方側部
１３…他方側部
４２１…中間支持体
４２２…一方側支持体
４２３…他方側支持体
４２５…折割部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】