特許 7398093 カッターホルダ取付構造並びにカッターホルダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-06

(45)【発行日】2023-12-14

(54)【発明の名称】カッターホルダ取付構造並びにカッターホルダ

(51)【国際特許分類】

   B28D 5/00 20060101AFI20231207BHJP

   C03B 33/027 20060101ALI20231207BHJP

【ＦＩ】

B28D5/00 Z

C03B33/027

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019224978

(22)【出願日】2019-12-13

(65)【公開番号】P2021094695

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-15

(73)【特許権者】

【識別番号】390000608

【氏名又は名称】三星ダイヤモンド工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114030

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿島 義雄

(72)【発明者】

【氏名】大澤 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】阪口 良太

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－００７３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６４０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５６７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２７４８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１００１４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｄ ５／００

Ｃ０３Ｂ ３３／０２７

Ｃ０３Ｂ ３３／１０

Ｂ２６Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下端にカッターホイールを有するカッターホルダの旋回軸がベアリングを介して下向きに開口した円筒状のカバー体の内部に取り付けられ、前記カバー体がスクライブヘッドの取付穴に取り付けられたカッターホルダ取付構造であって、
前記カバー体の外周面に当該カバー体と前記スクライブヘッドの取付穴とのはめ合い公差を埋める弾性体が設けられており、
前記カバー体にエアー抜き孔が設けられているカッターホルダ取付構造。

【請求項2】

前記弾性体は環状であり、カバー体外周面の上下に振り分けて複数設けられている請求項１に記載のカッターホルダ取付構造。

【請求項3】

前記カバー体の下部と、前記ベアリングの下方位置で前記旋回軸に連なる部分の周壁との間に粉塵の侵入を防止するラビリンス構造が形成されている請求項１又は請求項２に記載のカッターホルダ取付構造。

【請求項4】

前記ベアリングの内輪が前記旋回軸に取付けられ、前記ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸の上部に磁石が配置され、当該磁石に吸引されることにより前記旋回軸を前記内輪とともに持ち上げる磁性体が配置されている請求項１～請求項３のいずれかに記載のカッターホルダ取付構造。

【請求項5】

下端にカッターホイールを有するカッターホルダの旋回軸がベアリングを介して下向きに開口した円筒状のカバー体の内部に取り付けられたカッターホルダであって、
前記カバー体の外周面に、当該カバー体を取り付けるスクライブヘッドの取付穴とカバー体とのはめ合い公差を埋める弾性体が設けられ、
前記カバー体の下部と、前記ベアリングの下方位置で前記旋回軸に連なる部分との間に粉塵の侵入を防止するラビリンス構造が形成されており、
前記カバー体にエアー抜き孔が設けられているカッターホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面に分断用のスクライブライン（切り溝）を加工する際に使用されるカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を保持するカッターホルダを、スクライブ装置のスクライブヘッドに取付けるためのカッターホルダ取付構造並びにカッターホルダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、カッターホイールを基板表面に押しつけて互いに直交するＸ―Ｙ方向の複数条のスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿って裏面側から外力を印加して基板を撓ませることにより、単位基板ごとに分断する方法が一般的に知られており、例えば、特許文献１に開示されている。

【0003】

カッターホイールは、カッターホルダ取付構造体を介してスクライブ装置のスクライブヘッドの取付穴に取付けて使用される。図５は従来のカッターホルダ取付構造体を示すものである。

【0004】

カッターホルダ取付構造体１’はカッターホルダ２と、このカッターホルダ２を保持するホルダジョイント３とを備えている。カッターホルダ２は略円柱状の胴部４を有し、この胴部４の下端部分に当該胴部の軸心に対して直交するホイール軸５を介してカッターホイ－ル６が回転自在に取り付けられている。

【0005】

また、胴部４の上部には、ホルダジョイント３に取り付ける際の位置決め用の取付部７が設けられている。取付部７は、胴部４を切り欠いて形成された平面部７ａと傾斜面７ｂとを備えている。平面部７ａは胴部４の軸心に対して平行である。また、胴部４は鉄などの磁性材で構成されている。

【0006】

ホルダジョイント３は、上部に上下方向に延びる旋回軸８を備え、この旋回軸８がスクライブ装置のスクライブヘッド９に上下一対の玉ベアリング１０、１１を介して回動可能に取付けられている。上下の玉ベアリング１０、１１のそれぞれの内輪１０ａ、１１ａの上下間にはカラー１２が介在されていて上下の間隔が緊密に埋められている。また、旋回軸８の上端が上部玉ベアリングの内輪１１ａとネジや嵌合等の手段により係合されており、これにより旋回軸８がベアリングから下方に抜け出るのを阻止している。また、玉ベアリングの外輪１０ｂ、１１ｂはスクライブヘッド９の取付穴２２に嵌合等の手段により結合されている。

【0007】

さらに、ホルダジョイント３は、カッターホルダ２を受け入れる断面略円形の開口部１４が下方に向かって開口して形成されており、その内奥部（上端）にカッターホルダ２を吸着保持するための磁石１５が取り付けられている。また、開口部１４の内部には、開口部１４の軸心とは離れた箇所で該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン１６が設けられている。これにより、カッターホルダ２が開口部１４に挿入されたときに、平行ピン１６がカッターホルダ２の傾斜面７ｂに接触してカッターホイール６の方向が一定となるとともに、カッターホイール６の接地点が旋回軸８の軸心に対してカッターホイール走行方向後方にＬ１だけずれるように位置決めされる。このずれは、カッターホイール走行時に常に進行方向に戻ろうとする所謂「キャスター効果」を発揮してカッターホイールの直進性を助長するためのものである。

【0008】

しかし、上記のカッターホルダでは、Ｘ方向またはＹ方向のスクライブラインを加工する際に、スクライブ開始当初において図６に示すように規定のスクライブ予定ラインＳに対して斜めにずれて走る「斜め切り」のスクライブラインＳ１が発生することがあった。この「斜め切り」の発生原因は下記の点に起因する。
通常、内輪と外輪との間に球やコロ等の滑動子を挟み込んだベアリングでは、滑動子と内輪及び外輪との間には隙間（公差）が存在する。そのため、無負荷時（非スクライブ時）にはカッターホルダ３は前記隙間だけ自重で下がり、逆に負荷時（スクライブ時）は、カッターホイールの基板への押し付けによる反力で前記隙間だけ持ち上げられることになる。このような内部隙間による旋回軸８の上下方向の動きに伴い、旋回軸が僅かに回転し、スクライブ初期においてカッターホイールにブレ（首振り現象）が生じて斜めにずれて走行するものと考えられる。このようにスクライブ初期において斜めにずれると、その後の走行でキャスター効果により直進走行が復帰しても、図６に示すように規定のスクライブ予定ラインからずれて斜めに走るスクライブラインＳ１が形成されることになり、スクライブ精度が劣化することになる。

【0009】

そこで本出願人はこの問題点を解決するために、特許文献２並びに特許文献３に示すようなカッターホルダ取付構造を先に提案した。これら文献では、旋回軸の上方に当該旋回軸をベアリング内輪と共に常時上方に吸引して持ち上げる磁石を配置して、ベアリングの内部間隙による旋回軸のガタツキを抑制するように構成されている。この磁石の吸引によって旋回軸のガタツキをなくすることにより、スクライブ開始初期における「斜め切り」の発生を効果的に抑制することが可能となった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特許第５２１０３５６号公報

【文献】特開２０１８－１４０５９７号公報

【文献】特開２０１９－６４０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

また、従来のカッターホルダ取付構造体を用いたスクライブ装置では、スクライブラインを高速で形成する際に、僅かではあるが、スクライブラインＳ２が図７に示すように波線状に形成されることがあった。発明者等の検証では、波打ちの振幅幅Ｗはカッターホイールの走行速度によって数十～数百μmの幅で発生し、スクライブ速度が速くなるほど発生頻度が高くなる傾向がある。このような現象が発生すると、当然ながら分断ラインの精度が悪くなり、最高品質の製品を得ることができない。

【0012】

このような現象が発生する原因として、カッターホルダ取付構造体とこれをはめ込むスクライブヘッドとの固定方法が影響していると考えられる。多数のスクライブヘッドを備える大型のスクライブ装置においては、カッターホルダ取付構造体のスクライブヘッドへの取付けを容易にするため、カッターホルダ取付構造体を固定した状態においても、スクライブヘッドの取付穴との間にはめ合い公差（はめ合いのための最小必要限度の隙間）が存在するものがある。このはめ合い公差によって、高速でのスクライブ時にカッターホルダ取付構造体が僅かにブレたり、装置に起因する振動が増幅されることにより、波打ち現象が生じやすいと考えられる。旋回軸の周囲を覆うカバー付きタイプ（特許文献２の図４並びに特許文献３の図３、図４のタイプ）のカッターホルダ取付構造体を用いても、このようなブレや振動が大きくなるとその抑制が困難になると考えられる。

【0013】

また、上記のカバー付きタイプのカッターホルダ取付構造体においても、特に基板下側からのスクライブ時に切粉などの微細な粉塵がベアリングの内、外輪の隙間を抜けてカバー体の内部に侵入して蓄積され、旋回軸の円滑な動作を阻害する可能性もあった。

【0014】

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、高速スクライブ時にも直線で精度のよいスクライブラインを形成することができるカッターホルダ取付構造並びにカッターホルダを提供することを主たる目的とする。

【0015】

さらに本発明の他の目的は、スクライブ時に粉塵がカバー体内部に侵入することを確実に防止することのできる高度な防塵機能を備えたカッターホルダ取付構造並びにカッターホルダを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明にかかるカッターホルダ取付構造は、下端にカッターホイールを有するカッターホルダの旋回軸がベアリングを介して下向きに開口した円筒状のカバー体の内部に取り付けられ、前記カバー体がスクライブヘッドの取付穴に取り付けられたカッターホルダ取付構造であって、前記カバー体の外周面に当該カバー体と前記スクライブヘッドの取付穴とのはめ合い公差を埋める弾性体が設けられている構成とした。

【0017】

ここで、前記弾性体は環状であり、カバー体外周面の上下箇所に振り分けて複数設けられている構成とするのがよい。

【発明の効果】

【0018】

上記の構成により、はめ合い公差による隙間がなくなるので、スクライブ時にカッターホルダ取付構造体のはめ合い公差に起因するブレ現象を阻止することができ、高速走行におけるブレや振動の影響を抑制して規定のスクライブ予定ラインに沿って正確に直線のスクライブラインを加工することができる、といった効果がある。

【0019】

本発明においては、さらに前記カバー体にエアー抜き孔を設けた構成とした。
これにより、カバー体をスクライブヘッドの取付穴に嵌入するときに弾性体によって圧縮された取付穴内のエアーをエアー抜き孔からカバー体内に逃がすことができてカバー体の嵌入操作を容易におこなうことができる。

【0020】

本発明において、前記カバー体の下部と、前記ベアリングの下方位置で前記旋回軸に連なる部分の周壁との間に粉塵の侵入を防止するラビリンス構造が形成されている構成とするのがよい。
これにより、スクライブ時に切粉などの微細な粉塵がカバー体内部に侵入することを防止し、長期にわたって旋回軸の円滑な動作を維持することができる。

【0021】

本発明において、前記ベアリングの内輪が前記旋回軸に取付けられ、前記ベアリングの外輪が前記カバー体に取り付けられ、前記旋回軸の上部に磁石が配置され、当該磁石に吸引されることにより前記旋回軸を前記内輪とともに持ち上げる磁性体が配置されている構成とするのがよい。
これにより、上記したはめ合い公差の隙間の解消とともにベアリング内、外輪間の隙間もなくなって、より精密な直線のスクライブラインを加工することが可能となる。

【0022】

また、別の観点からなされた本発明のカッターホルダは、下端にカッターホイールを有するカッターホルダの旋回軸がベアリングを介して下向きに開口した円筒状カバー体の内部に取り付けられたカッターホルダであって、前記カバー体の外周面に、当該カバー体を取り付けるスクライブヘッドの取付穴とカバー体とのはめ合い公差を埋める弾性体が設けられ、前記カバー体の下部と、前記ベアリングの下方位置で前記旋回軸に連なる部分との間に粉塵の侵入を防止するラビリンス構造が形成されている構成とした。
これにより、カッターホルダの外装をシンプルに形成できると共に、スクライブヘッドの取付穴に嵌め込んだ際にはめ合い公差による隙間がなくなってスクライブ時のカッターホイールのブレ現象を阻止することができる。加えて、ラビリンス構造によって切粉などの微細な粉塵がカバー体内部に侵入することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明にかかるカッターホルダ取付構造体の斜視図。

【図2】カッターホルダ取付構造体をスクライブヘッドの取付穴に取り付ける前を示す断面図。

【図3】カッターホルダ取付構造体をスクライブヘッドの取付穴に取り付けた状態を示す断面図。

【図4】本発明の第２の実施例を示す図３同様の断面図。

【図5】従来のカッターホルダ取付構造を示す断面図。

【図6】従来のカッターホルダ取付構造により取付けたカッターホイールで基板にスクライブしたときの軌跡を示す平面図。

【図7】さらに別の従来のカッターホルダ取付構造により取付けたカッターホイールで基板にスクライブしたときの軌跡を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下において、本発明の第１の実施形態にかかるカッターホルダの取付構造について図１～図３に基づき詳細に説明する。本発明に係るカッターホルダの取付構造では、その一部において上記図５で示した従来のカッターホルダ取付構造と同じ機能をもつ構成要素を含んでいる。従って、同じ機能を有する部分については同じ符号を付して説明する。

【0025】

本発明の第１の実施形態に係るカッターホルダ取付構造体１はカッターホルダ２と、このカッターホルダ２を保持するホルダジョイント３とを備えている。カッターホルダ２は略円柱状の胴部４を有し、この胴部４の下端部分に当該胴部４の軸心に対して直交するホイール軸５を介してカッターホイ－ル６が回転自在に取り付けられている。なお、本発明において下側とは加工対象である脆性材料基板が位置する方向を意味する。

【0026】

また、胴部４の上部には、ホルダジョイント３に取り付ける際の位置決め用の取付部７が設けられている。取付部７は、胴部４を切り欠いて形成された平面部７ａと傾斜面７ｂとを備えている。平面部７ａは胴部４の軸心に対して平行である。また、胴部４は鉄などの磁性材で構成されている。

【0027】

ホルダジョイント３は、上部に上下方向に延びる旋回軸８を備え、この旋回軸８が上下のベアリング１０、１１を介して下向きに開口した円筒状カバー体２１の内部に回動可能に取り付けられ、前記カバー体２１がスクライブ装置のスクライブヘッド９の取付穴２２に嵌合して取り付けられている。上下のベアリング１０、１１のそれぞれの内輪１０ａ、１１ａの間にはカラー１２が介在されていて上下のベアリングの間隔が緊密に埋められている。また、旋回軸８の上端面に磁石１３が取り付けられている。また、下部のベアリング１０の外輪１０ｂはカバー体２１に、内輪１０ａは旋回軸８に嵌合等の手段によりそれぞれ結合されている。

【0028】

さらに、ホルダジョイント３は、カッターホルダ２を受け入れる断面略円形の開口部１４が下方に向かって開口して形成されており、その内奥部（上端）にカッターホルダ２を吸着保持するための磁石１５が取り付けられている。
また、開口部１４の内部には、開口部１４の軸心とは離れた箇所で該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン１６が設けられている。これにより、カッターホルダ２が開口部１４に挿入されたときに、平行ピン１６がカッターホルダ２の傾斜面７ｂに接触してカッターホイール６の方向が一定となるとともに、カッターホイール６の接地点が旋回軸８の軸心に対してカッターホイール走行方向後方にＬ１だけずれるように位置決めされる。

【0029】

さらに、旋回軸８の磁石１３の上方でカバー体２１の天板２１ａの下面に、前記磁石１３に吸引して旋回軸８を上方に持ち上げるための磁性体である鋼球１８が取り付けられている。この鋼球１８と磁石１３との吸引作用により、旋回軸８はこの旋回軸に取付けたベアリングの内輪１０ａ、１１ａと共にベアリングの内部隙間だけ持ち上げられた姿勢を常時保持し、無負荷時（非スクライブ時）にベアリングの内部隙間の間で自重により下方に動くことはない。従って、内部隙間によるガタツキが無くなってスクライブ初期におけるカッターホイール６の首振り現象を防止することができる。なお、磁石１３の吸着力は、旋回軸８を吸引して上方に持ち上げるものであるが、上述した「キャスター効果」による旋回軸８の旋回は許容される範囲のものが用いられる。

【0030】

さらに、本発明では、前記カバー体２１の外周面に、当該カバーとスクライブヘッドの取付穴２２とのはめ合い公差を埋める環状の弾性体であるＯリング２３が設けられている。Ｏリング２３は、カバー体外周面の上下に振り分けて２個設けられている。また、カバー体２１の天板２１ａに上下に貫通するエアー抜き孔２１ｂが設けられている。

【0031】

また、前記カバー体２１の下部と、旋回軸８に連なるホルダジョイント３の周壁との間に、ベアリングへの粉塵の侵入を防止するラビリンス構造が形成されている。このラビリンス構造２４はリング状の凹凸段部からなる間隙で形成されており、これにより旋回軸８の回転性を妨げずに高度な防塵効果を発揮することができる。さらに、ラビリンス構造２４の凹凸段部のうち、ベアリング手前の凹部の底に分岐した溝が設けられており、行き止まりとなった空間２４ａへ通じている。ラビリンス構造２４に侵入した粉塵を当該空間２４ａに蓄積することで、ベアリングへの粉塵の侵入をより確実に抑制することができる。

【0032】

さらに、スクライブヘッドの取付穴２２の下部内面で相対する位置に一対のボールプランジャ２５、２５が設けられており、カバー体２１の下部外周面でカバー体の嵌入規定位置にこのボールプランジャ２５が弾力的に係合するリング状の係合溝２１ｃが設けられている。

【0033】

また、本実施例では、旋回軸８の回動を選択的に規制することができる回動規制棒２６がカバー体２１から旋回軸８を貫通する挿通孔２１ｄ、８ａに取り付けられている。旋回軸８に形成した挿通穴８ａは磁石１３の吸引による旋回軸８の上下動を許容する大きさで形成されている。カッターホイール６を常時一定方向に向けてスクライブを行いう場合に回動規制棒２６を取り付ける。なお、旋回軸の回動を許容する場合はこの回動規制棒２６を省略する。

【0034】

上記の構成において、カバー体２１の外周面とスクライブヘッド９の取付穴２２の内周面とのはめ合い公差を埋めるＯリング２３が、上下２カ所に振り分けて設けられているので、はめ合い公差による隙間をカバー体２１の上下でバランスよく埋めることができる。これにより、スクライブ時にカッターホルダ取付構造体１の上記はめ合い公差に起因するブレ現象を阻止することができて、直線で精度のよい スクライブラインを形成することが可能となった。

【0035】

また、カバー体２１の天板２１ａに上下に貫通するエアー抜き孔２１ｂが設けられているので、カバー体２１をスクライブヘッド９の取付穴２２に嵌入するときにＯリング２３によって圧縮された取付穴２２内のエアーをエアー抜き孔２１ｂからカバー体内に逃がすことができ、これにより、カバー体２１の嵌入操作を容易におこなうことができる。

【0036】

また、スクライブヘッド９の取付穴２２の下部内面で相対する位置に一対のボールプランジャ２５、２５が設けられ、カバー体２１の下部外周面でカバー体の嵌入規定位置にこのボールプランジャ２５が弾力的に係合するリング状の係合溝２１ｃが設けられているので、カバー体２１を規定位置まで嵌入したときに球バネ２５が係合溝２１ｃに弾力的に係合し、カッターホルダ取付構造体１が取付穴２２から抜け出ることを抑制することができる。

【0037】

図４は本発明の第２の実施形態を示すものである。上記第１の実施形態においては、カッターホルダ取付構造体としてカッターホルダを保持するのにホルダジョイントを用いたが、この実施形態ではホルダジョイントを省略して、カッターホルダと旋回軸を一体に形成している。その他の構成要素は先の第１実施例と同じである。したがって、第１実施例と同一の構成要素は同じ符号を付けて図示した。

【0038】

カッターホルダ１０２は略円柱状の胴部１０４を有し、この胴部１０４の下端部分に当該胴部１０４の軸心に対して直交するホイール軸１０５を介してカッターホイール１０６が回転自在に取り付けられている。カッターホルダ１０２はその上部に上下方向に延びる旋回軸１０８を備えている。
また、カバー体２１の下部と、ベアリング１０の下方位置で旋回軸１０８に連なる胴部１０４の周壁との間に、上記実施例と同様に粉塵の侵入を防止するラビリンス構造１２４が形成されている。

【0039】

この実施例においても、はめ合い公差を埋めるＯリング２３によって、カッターホルダ取付構造体のスクライブ時におけるブレ現象を阻止する効果や、エアー抜き孔２１ｂによるカバー体２１嵌入時の圧縮エアー逃がし効果など、先の第１実施例と同様の効果を発揮することができる。

【0040】

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、旋回軸８を旋回可能に支持するためのベアリングとして、上記実施例では球を内蔵したものを用いたが、円錐体や円柱体のコロを内蔵したベアリングであってもよい。また、ベアリングの数も増減して実施することが可能である。さらに、上記実施例では弾性体を２つとしたが、所定の幅を有する１つの弾性体としてもよく、３個以上としてもよい。弾性体の形状についても、上記実施例では環状としたが、カバー体の外周に帯状または点状に複数の弾性体を設けてもよい。この場合、カバー体の外周円周上に等間隔に複数の弾性体を設けることが好ましい。また、エアー抜き孔はカバー体の側面に開口してもよく、カバー体の側面に形成する溝としてもよい。さらにまた、磁石体１３が吸引する磁性体として鋼球１８を用いたが、磁石体１３に吸引されることができるよう磁性を有する素材で形成されたものであれば、円柱、角柱等その他の形状の部材を旋回軸の上部に設けてもよい。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明は、ガラス等の脆性材料基板の表面に分断用のスクライブラインを加工するカッターホイールを保持するためのカッターホルダ取付構造並びにカッターホルダに適用することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ カッターホルダ取付構造体
２ カッターホルダ
３ ホルダジョイント
６ カッターホイール
８ 旋回軸
９ スクライブヘッド
１０、１１ ベアリング
１０ａ、１１ａ ベアリングの内輪
１０ｂ、１１ｂ ベアリングの外輪
２１ カバー体
２１ａ 天板
２１ｂ エアー抜き孔
２１ｃ 係合溝
２２ 取付穴
２３ Ｏリング（弾性体）
２４ ラビリンス構造
２５ ボールプランジャ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】