脆性材料の割断装置
【解決手段】 板状のガラスＷを割断する加工ヘッド２は、ガラスＷの上面の割断予定線Ｓ１上にスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成手段７と、それよりも移動方向後方側に配置されて上記スクライブ溝よりも外方のスクラップ部分ＷＳを押し下げる押し込み手段８とを備えている。この押し込み手段８は、移動方向に沿って配置された複数の押し込みローラ２２を備えており、それらは順次移動方向の後方側に位置する程、徐々に高さが低くなっている。
【効果】 ガラスＷの上面にスクライブ溝が形成された後に、スクラップ部分ＷＳが複数の押し込みローラ２２によって徐々に押し下げられるので、ガラスＷを割断予定線Ｓ１に沿って無理なく割断することができる。
【効果】 ガラスＷの上面にスクライブ溝が形成された後に、スクラップ部分ＷＳが複数の押し込みローラ２２によって徐々に押し下げられるので、ガラスＷを割断予定線Ｓ１に沿って無理なく割断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料の割断装置に関し、より詳しくは、例えば板状のガラスを所要の大きさに割断する場合に好適な脆性材料の割断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス板等の脆性材料を割断する割断装置として、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１の割断装置においては、先ず、カッター４３によってガラス板３２の表面にけがき溝（スクライブ溝）を形成し、その後、上記カッター４３に追従して移動される押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）の曲げローラ体５０によって上記けがき溝よりもガラス板３２のスクラップ部分を押し下げることにより、上記けがき溝に沿ってガラス板３２を割断するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３８５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この特許文献１の割断装置においては、次のような問題点が指摘されている。すなわち、特許文献１の押し込み手段は固定ローラ体４９と曲げローラ体５０とを備えており、曲げローラ体５０によってけがき溝より外方となるスクラップ部分を押圧して曲げるようにしている。その際に、曲げローラ体５０は急激な折り曲げ力をガラス板３２に掛けることになるため、強い力で割断された加工後のガラス板３２の割断面が荒れてしまうことがある。そして、最悪の場合にはカッター４３のけがき溝よりも先行する位置までクラックが伸びてガラス板３２が不良品になるという問題があった。
また、上記特許文献１の割断装置においては、曲げローラ体５０によるガラス板３２の曲げ量（押し込み量）は、固定ローラ体４９の軸心と曲げローラ体５０の軸心とが成す傾斜角度によって決定されるので、ガラス板３２の曲げ量（押し込み量）の微調整が困難であった。さらに、特許文献１の割断装置においては、カッター４３と押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）とが隔てた移動方向における間隔を調整することができず、しかも、押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）は、先行するカッター４３の移動軌跡に対して直交方向に移動することができない。そのため、特許文献１の割断装置においては、押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）によってガラス板を押し下げる際の条件を調整できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、請求項１に記載した本発明は、脆性材料にスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成手段と、スクライブ溝が形成された脆性材料における所要部分を押し込む押し込み手段とを備え、上記スクライブ溝形成手段および押し込み手段を同一方向に、かつ、該スクライブ溝形成手段を押し込み手段よりも先行させて移動させることにより、脆性材料をスクライブ溝に沿って割断するようにした脆性材料の割断装置において、
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側に配置されており、また、上記押し込み手段は、上記脆性材料の所要部分を押し込む際の押し込み量が移動方向の前方よりも後側が大きくなるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、スクライブ溝形成手段の後から押し込み手段が移動する際に、該押し込み手段による脆性材料の押し込み量は後方側が大きくなるので、スクライブ溝が形成された割断予定線に沿って脆性材料を無理なく確実に割断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の平面図。
【図２】図１に示す加工ヘッドの左側面図。
【図３】図２の正面図。
【図４】図２の要部の配置関係を示す拡大図。
【図５】図１に示す割断装置の作動工程を示す平面図であり、図５（ａ）は一方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ１に沿ってガラスを割断する工程を示し、図５（ｂ）は他方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ２に沿ってガラスを割断する工程を示し、図５（ｃ）は一方の加工ヘッドを９０度回転させた退避状態を示し、図５（ｄ）は一方の加工ヘッドで割断予定線Ｓ３に沿ってガラスを割断するとともに、他方の加工ヘッドを９０度回転させた退避状態を示し、図５（ｅ）は他方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ４に沿ってガラスを割断する工程を示し、さらに図５（ｆ）は他方の加工ヘッドによりガラスの割断が完了した状態を示している。
【図６】本発明の押し込み手段に関する他の実施例を示す概略の正面図であり、図６（ａ）は複数の押し込みローラに無端状ベルトを架け渡した実施例を示し、図６（ｂ）は外径が徐々に大きくなる複数の押し込みローラを用いた実施例を示し、さらに、図６（ｃ）は外径が同一の複数の押し込みローラを軸心が徐々に下がるように配置した実施例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において１は脆性材料としての板状のガラスＷを割断する割断装置である。この割断装置１は一対の加工ヘッド２、２’を備えており、加工テーブル３上にガラスＷが搬入されたら、上記加工ヘッド２，２’によってガラスＷを割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿って割断するようになっており、それによって所定寸法の正方形の製品Ｗ’を切り出すようになっている。
割断装置１は、所要の間隔を隔てて水平面のＹ方向に配置された左右一対のＹ方向ベース４、４’と、上記Ｙ方向と直交するＸ方向に配置されるとともに両端部を上記Ｙ方向ベース４，４’上に載置された一対のＸ方向ベース５、５’と、上記各Ｙ方向ベース４，４’の間であって、かつＸ方向ベース５、５’よりも低い位置に水平に配置された加工テーブル３と、上記各Ｘ方向ベース５、５’の下面にＸ方向に移動可能に取り付けられた一対の加工ヘッド２、２’と、これら加工ヘッド２、２’等の駆動源の作動を制御する制御装置６とを備えている。
【０００９】
加工テーブル３は正方形に形成されるとともに、隣り合う２辺が上記Ｘ方向とＹ方向に平行となるように固定して配置されている。加工テーブル３の載置面３Ａは所定高さで水平に維持されるとともに、載置面３Ａの形状は、製品Ｗ’と同じ寸法の正方形となるように隣接外方部分３Ｃよりも所定高さ（１〜１５ｍｍ程度）盛り上げて形成されている（図３参照）。そのため、載置面３Ａの輪郭となる四辺３Ｂは、隣接外方部分３Ｃよりも高さが高い段部となり、かつＸ方向またはＹ方向と平行になっている。また、加工テーブル３の載置面３Ａの全域にわたって多数の図示しない吸引孔を開口させてあり、これらの吸引孔に負圧源から負圧を作用させることにより、載置面３Ａ上に供給されたガラスＷを吸着・保持できるようになっている。
【００１０】
割断装置１の加工対象となるガラスＷの厚さは、０．５ｍｍ〜２．３ｍｍであって、予め略正方形に切り揃えられている。そして、被加工物としてのガラスＷは、図示しないロボットハンドにより加工テーブル３の載置面３Ａ上に供給されるとともに、割断された後の製品Ｗ’は上記ロボットハンドによって保持されて加工テーブル３上から排出されるようになっている。本実施例では、上記ロボットハンドによってガラスＷが載置面３Ａに供給されると、このガラスＷの隣合う２辺がＸ方向またはＹ方向と揃うように位置決めされるとともに、ガラスＷの四辺は載置面３Ａの四辺３Ｂよりも外方側まで張り出した状態となる。そして、このように位置決めされたガラスＷは、上記多数の吸引孔に作用する負圧によって載置面３Ａ上に水平状態で吸着・保持されるようになっている。
【００１１】
各Ｘ方向ベース５，５’は、Ｙ方向ベース４，４’に設けられた図示しないＹ方向移動手段によって各々独立してＹ方向ベース４，４’上をＹ方向に平行移動されるようになっている。各加工ヘッド４，４’は、各Ｘ方向ベース５，５’に設けられた図示しないＸ方向移動手段によってＸ方向ベース５（５’）に沿ってＸ方向に平行移動されるようになっている。上記Ｙ方向移動手段およびＸ方向移動手段の作動は、制御装置６によって制御されるようになっている。制御装置６は、Ｙ方向移動手段およびＸ方向移動手段の作動を制御することにより、各加工ヘッド２，２’をＸ方向又はＹ方向に移動させることができる。
後に詳述するが、制御装置６がＸ方向移動手段およびＹ方向移動手段を介して各加工ヘッド２，２’を載置面３Ａの四辺３Ｂに沿ってＸ方向またはＹ方向に移動させると、スクライブ溝形成手段７によってガラスＷの上面に割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿ってスクライブ溝が形成され、その後、該スクライブ溝よりも外方となるスクラップ部分ＷＳが押し込み手段８によって押し下げられる。これにより、割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿ってガラスＷが直線状に割断されるので、所定寸法の正方形の製品Ｗ’が切り出されるようになっている。
なお、上記Ｘ方向移動手段およびＹ方向移動手段の構成は、例えば特開２００８−１３２６１６号公報で公知であるため、それらの詳細な構成の説明は省略する。
【００１２】
しかして、図２ないし図３に示すように、一方のＸ方向ベース５に配置された加工ヘッド２は、上端部をＸ方向ベース５にＸ方向に移動可能に取り付けられた鉛直方向のヘッドベース１１と、このヘッドベース１１の下部に昇降自在に取り付けられたサイコロ形のユニットフレーム１２と、このユニットフレーム１２の正面となる側面１２Ａに昇降ガイド１３を介して昇降自在に設けられた上記スクライブ溝形成手段７と、上記側面１２Ａに隣接するユニットフレーム１２の左方の側面１２Ｂに昇降ガイド１５を介して昇降自在に設けられた押し込み手段８とを備えている。
ヘッドベース１１の下部にユニットフレーム１２が取り付けられ、該ユニットフレーム１２にスクライブ溝形成手段７と押し込み手段８が設けられているので、前述したＸ方向移動手段によってヘッドベース１１をＸ方向ベース５の長手方向に移動させることで、加工ヘッド２全体がＸ方向ベース５に沿ってＸ方向に移動することができる。本実施例では、図２に示すように、ガラスＷを割断するために加工ヘッド２が割断予定線Ｓ１に沿って移動される際には、移動方向前方側、つまり加工方向の前方側にスクライブ溝形成手段７のスクライバー２１を位置させるとともに、加工方向の後方側に押し込み手段８を位置させるようにしている。それにより、加工ヘッド２が割断予定線Ｓ１に沿って移動される際には、割断予定線Ｓ１となるガラスＷの上面にスクライバー２１によって先ずスクライブ溝が形成され、その直後に該スクライブ溝よりも外方まで張り出したスクラップ部分ＷＳが押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２によって押し下げられるようになっている。そのため、ガラスＷの上面における割断予定線Ｓ１のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが到達して、割断予定線Ｓ１のとおりにガラスＷが割断されるようになっている。つまり、内方側となる正方形の製品Ｗ’とそれよりも外方のスクラップ部分ＷＳとが分離されるようになっている。
【００１３】
ヘッドベース１１における中央部よりも下部は、上部に対して回転自在となっており、かつ図示しない連動機構を介してモータ２３と連動している。モータ２３は制御装置６によって制御されるようになっており、制御装置６は所要時にモータ２３を正逆に所定量回転させるようになっている。それにより、上記連動機構を介してヘッドベース１１の下部は、ヘッドベース１１の鉛直方向の軸心を中心として交互に９０度回動されるので、ユニットフレーム１２とそれに設けられたスクライブ溝形成手段７および押し込み手段８も水平面で９０度回転される。それにより、ユニットフレーム１２に設けられたスクライブ溝形成手段７がX方向に移動可能な状態と、Y方向に移動可能な状態に切り換えられるようになっている。つまり、加工ヘッド２は、Ｘ方向の割断予定線Ｓ１に沿って移動することができるとともに、Ｙ方向の割断予定線Ｓ３に沿って移動することができるようになっている。
【００１４】
ユニットフレーム１２はヘッドベース１１の下部に対して昇降可能に取り付けられており、ヘッドベース１１に設けられたエアシリンダ２４によってユニットフレーム１２は昇降されるようになっている。つまり、エアシリンダ２４によってユニットフレーム１２を昇降させることで、スクライブ溝形成手段７および押し込み手段８を上昇端位置と下降端位置とに昇降させることができる。上記ユニットフレーム１２は、エアシリンダ２４が上死点の時に上昇端となる待機位置となり、他方、エアシリンダ２４が下死点の少し手前の高さとなると、図示しないストッパによりユニットフレーム１２の下降端位置が規制されるようになっている。ユニットフレーム１２が下降端位置にある時がスクライブ溝形成手段７および押し込み手段８がガラスＷに加工を施すことが可能な加工位置となっている。
【００１５】
次に、スクライブ溝形成手段７は、昇降ガイド１３に昇降自在に取り付けられたＬ字形のブラケット２５と、このブラケット２５に支持ピン２６を介して揺動自在に取り付けられたＬ字形のアーム２７と、このアーム２７の水平部２７Ａに鉛直下方に向けて連結されたホルダ２８と、このホルダ２８の下端部に回転自在に取り付けられた円盤状の上記スクライバー２１とを備えている。
スクライバー２１はホルダ２８の下端に回転自在に設けられており、スクライバー２１の外周部全域は断面が鋭角となっている。このスクライバー２１の外周部がガラスＷの上面に押圧された状態で回転されることで、ガラスＷの上面にスクライブ溝が形成されるようになっている。
アーム２７の水平部２７Ａとその上方のブラケット２５の水平部２５Ａとにわたって引っ張りばね３１が設けられており、それによって、アーム２７の水平部２７とホルダ２８およびスクライバー２１は常時ブラケット２５の水平部２５Ａに向けて上方へ付勢されている。他方、ブラケット２５の水平部２５Ａには、プッシャ３２Ａを下方に向けてエアシリンダ３２が取り付けられており、上記プッシャ３２Ａはホルダ２８の上端に当接されている。これにより、エアシリンダ３２によってホルダ２８を介してスクライバー２１に所定圧力が加えられており、その状態でスクライバー２１によってガラスＷの上面にスクライブ溝が形成されるようになっている。
そして、前述したモータ２３によってユニットフレーム１２を水平面で９０度交互に回転させた際には、上記アーム２７の水平部２７Ａの伸びる方向およびスクライバー２１により形成されるスクライブ溝の延びる方向がＸ方向またはＹ方向と平行となるように構成されている。本実施例においては、加工ヘッド２がＸ方向又はＹ方向に移動される際には、スクライブ溝形成手段７が押し込み手段８よりも先行して移動するようになっている。
ブラケット２５は昇降ガイド１３に昇降自在に取り付けられており、また、このブラケット２５は、ユニットフレーム１２に取り付けられたサーボモータ３３に連動して昇降可能となっている。サーボモータ３３の作動は制御装置６によって制御されるようになっており、制御装置６はサーボモータ３３を介してブラケット２５の高さを、つまり、スクライバー２１の高さを所定高さに設定可能となっている。これにより、スクライバー２１によってガラスＷにスクライブ溝を形成する際の切り込み深さを調整できるようになっている。スクライブ溝形成手段７は以上のように構成されている。
【００１６】
次に、押し込み手段８は、昇降ガイド１５に昇降自在に設けられた板状のブラケット３４と、このブラケット３４における下部の水平部３４Ａに水平方向に移動可能に取り付けられたローラホルダ３５と、このローラホルダ３５に回転自在に取り付けられた複数の押し込みローラ２２とを備えている。
ブラケット３４は、ユニットフレーム１２に設けられたサーボモータ３７に連動して昇降されるようになっており、このサーボモータ３７の作動は制御装置６によって制御されるようになっている。制御装置６はサーボモータ３７を介してブラケット３４の高さを、つまり、ローラホルダ３５に設けられた押し込みローラ２２の高さを所要の高さに設定可能となっている。
【００１７】
ローラホルダ３５には、ユニットフレーム１２の側面１２Ｂの長手方向に沿って、つまり、上記スクライバー２１が移動される際の移動方向に沿って所定間隔で複数の貫通孔３５Ａが穿設されており、これらの貫通孔３５Ａに各押し込みローラ２２の支持軸を着脱自在に嵌合できるようになっている。
本実施例においては、移動方向においてスクライバー２１よりも後方側に押し込みローラ２２が配置されており、かつ、スクライバー２１の移動軌跡に対して、直交方向に距離Ｌ３ずらして各押し込みローラ２２が配置されている。上記ホルダ３５の貫通孔３５Ａは、押し込みローラ２２の数よりも多く形成されており、押し込みローラ２２を選択的に貫通孔３５Ａのいずれかに取り付けることができるようになっている。そのため、移動方向の先頭となる押し込みローラ２２を嵌合させる貫通孔３５Ａを変更することで、スクライバー２１と先頭の押し込みローラ２２との移動方向において隔てた距離Ｌ１を変更することができるとともに、先頭の押し込みローラ２２と最後尾の押し込みローラ２２との移動方向における距離Ｌ２を変更できるようになっている。
そして、本実施例においては、ホルダ３５の貫通孔３５Ａは合計１１個形成されており、それらの貫通孔３５Ａは、移動方向の前方側のものに対して後方側に位置するものが、徐々に高さが低くなるように形成されている。これにより、先頭の貫通孔３５Ａから最後尾の貫通孔３５Ａまでを結ぶ仮想の直線が、加工テーブル３上のガラスＷの上面に対して５°傾斜するようになっている。そのため、同一外径を有する複数の押し込みローラ２２を所要位置の貫通孔３５Aに取り付けると、押し込みローラ２２下端外周部を結ぶ仮想の直線と、加工テーブル３上のガラスWの上面とが成す角度も５°となる（図４参照）。このように、複数の押し込みローラ２２は、加工方向後方側に位置する程、ガラスＷを押し込む際の押し込み量が大きくなるように配置されている。
そして、サーボモータ３７によって加工位置となる下降端に押し込みローラ２２が位置した状態では、加工方向の先頭の押し込みローラ２２の下端外周の高さは、スクライバー２１の下端外周部の高さと同じか僅かに低い位置に保持され、移動方向（加工方向）の順次後方側に位置する押し込みローラの下端外周の高さは、スクライバー２１の下端外周部よりも徐々に高さが低い位置に保持されるようになっている。そのため、スクライバー２１によって割断予定線Ｓ１にスクライブ溝が形成された直後に、移動方向の先頭位置の押し込みローラ２２から順次後方側に位置する各押し込みローラ２２が、スクライブ溝よりも外方位置のスクラップ部分ＷＳを僅かずつ徐々に下方へ押し込むようになっている（図２〜図４参照）。それによって、割断予定線Ｓ１に形成されたスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが伸長して、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷが割断されるようになっている。
さらに、本実施例においては、ローラホルダ３５は、ブラケット３４の水平部３４Ａに案内されて移動方向に対して直交方向に移動可能となっており、水平部３４Ａとローラホルダ３５にわたって設けられた調整ねじ３８を作業者が正逆に回転させることで、スクライバー２１の移動軌跡（スクライブ溝）に対して押し込みローラ２２が直交方向に隔てた距離Ｌ３を調整できるようになっている。押し込み手段８は以上のように構成されている。
Ｘ方向ベース５の加工ヘッド２は以上のように構成されており、この加工ヘッド２は前述したモータ２３によって回転されることで、スクライバー２１が移動方向の前方側となるようにＸ方向あるいはＹ方向に９０°移動方向を切り換えられるようになっている。
他方のＸ方向ベース５’に配置された加工ヘッド２’も上述した加工ヘッド２と実質的に同様に構成されているが、加工ヘッド２’においては、スクライブ溝形成手段７を挟んでユニットフレーム１２の反対側（右方）の側壁１２Ｃに押し込み手段８が配置されている。加工ヘッド２’のその他の構成は、加工ヘッド２と同じである。このように加工ヘッド２’の押し込み手段８を上記加工ヘッド２のものとは反対側の側壁１２Ｃに配置するのは、割断予定線Ｓ２、Ｓ４に沿って加工ヘッド２’によりガラスＷを割断する際に、移動方向（加工方向）の右方側にスクラップ部分WSが生じるからである。
【００１８】
以上の構成において、割断装置１の各加工ヘッド２，２’によるガラスＷの割断工程は次のようにして行われる。
先ず、両方の加工ヘッド２，２’が加工テーブル３上から外れた退避位置に停止した状態において、図示しないロボットハンドにより加工対象となるガラスＷが加工テーブル３の載置面３Ａ上に搬入されると、該載置面３Ａに導入されている負圧によってガラスＷは吸着保持される。この時点で、正方形のガラスＷの四辺は、Ｘ方向又はＹ方向と平行となるように位置決めされた状態となる（図１参照）。
このように加工テーブル３にガラスＷが搬入される際には、各加工ヘッド２、２’は加工テーブル３上から外れた退避位置にあるが、各加工ヘッド２，２’のユニットフレーム１２は、エアシリンダ２４によって上昇端の待機位置に停止している。そのため、各加工ヘッド２、２’のスクライバー２１と各押し込みローラ２２は、加工テーブル３上のガラスＷの上面よりも上方に支持されている。
【００１９】
次に、加工テーブル３にガラス板Ｗが搬入されると、上記Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって、一方の加工ヘッド２は、割断予定線Ｓ１の延長線上となる位置まで移動され、他方の加工ヘッド２’のスクライバー２１はＸ方向ベースの一端上においてガラスWに向けてＸ方向に移動可能な状態で停止する。その後、両加工ヘッド２、２’のエアシリンダ２４によってユニットフレーム１２が上方の待機位置から下降端の加工位置まで下降する。これにより、各加工ヘッド２、２’のスクライバー２１は、加工テーブル３上のガラスＷの上面にスクライブ溝を形成可能な高さに支持されるとともに、押し込みローラ２２も加工テーブル３上のガラスＷの上面を押し下げることができる高さに支持される。
この状態からＹ方向移動手段によって一方の加工ヘッド２がガラスＷに向けてＹ方向に所定速度で移動されるとともに、スクライバー２１がガラスＷの上面に当接した後はエアシリンダ３２によりスクライバー２１に対して所要の圧力が掛けられる。それにより、加工ヘッド２の移動方向（加工方向）前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面における割断予定線Ｓ１の始端から順次終端に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ１上に深さが浅い直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ａ）参照）。また、このように先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、その先頭のものから後続するものが順次、上記スクライブ溝が形成された割断予定線Ｓ１よりも外方のスクラップ部分WSを徐々に押し下げる（図２〜図４参照）。このように複数の押し込みローラ２２は、加工方向において後方に位置するものほど高さが低くなっている。つまり、複数の押し込みローラ２２は、加工方向において後方に位置するものほど押し込み量が大きくなっている。そのため、割断予定線Ｓ１に形成されたスクライブ溝を境として、そこよりも外方となるスクラップ部分ＷＳが複数の押し込みローラ２２によって徐々に押し下げられる。それにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じることで、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図２、図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。
【００２０】
加工ヘッド２によるガラスＷの割断が割断予定線Ｓ１の半ば程度まで進んだ段階において、Ｙ方向移動手段によって他方の加工ヘッド２’が割断予定線Ｓ２の延長線上の位置まで移動された後に、Ｘ方向移動手段により加工ヘッド２’はガラスＷの割断予定線Ｓ２に向けて所定速度で移動される。そのため、Ｘ方向に移動される加工ヘッド２’の移動方向（加工方向）前方となるスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ２上を始端部から終端部に向けて転動する。これにより、割断予定線Ｓ２上に直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。また、先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、上述した加工ヘッド２の場合と同様に、先頭のものから後続するものが順次割断予定線Ｓ２よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。このように、高さが徐々に低くなる（押し込み量が徐々に大きくなる）複数の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳが押し下げられることにより、割断予定線Ｓ２のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ２に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）。
他方、先行した加工ヘッド２は、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷの１辺を割断したら、モータ２３により時計方向に９０°回転されて、移動方向をＸ方向に切り換えられるとともに、Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって、割断予定線Ｓ３の延長線上となる退避位置に待機する（図５（ｃ）参照）。
この後、他方の加工ヘッド２’による割断予定線Ｓ２に沿ったガラスＷの割断が終了すると、加工ヘッド２は、Ｘ方向移動手段によってガラスＷに向けてＸ方向に所定速度で移動される。それにより、加工ヘッド２の移動方向前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ３上を始端部から終端部に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ３上に直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ｃ）、図５（ｄ）参照）。また、先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、先頭のものから後続するものが順次、割断予定線Ｓ３よりも外方（左方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。複数の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳが徐々に押し下げられることにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ３に沿ってガラスＷの一辺が割断されて切り離される（図５（ｄ）、図５（ｅ）参照）。
【００２１】
他方の加工ヘッド２’は、上記一方の加工ヘッド２が割断予定線Ｓ３に沿ってガラスＷを割断している間に、割断予定線Ｓ２に沿ってガラスＷの１辺の割断を終了するようになっており、その後、モータ２３により加工ヘッド２’は反時計方向に９０°回転されて、移動方向をＹ方向に切り換えられるとともに、Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって割断予定線Ｓ４の延長線上となる退避位置に待機する（図５（ｃ）、図５（ｄ）参照）。
この後、上記加工ヘッド２による割断予定線Ｓ３に沿ったガラスＷの一辺の割断が半ばまで進んだ段階で、加工ヘッド２’はＹ方向移動手段によってガラスＷに向けてＹ方向に所定速度で移動される（図５（ｄ）、図５（ｅ）参照）。それにより、加工ヘッド２’の移動方向前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ４上を始端部から終端部に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ４上に直線状のスクライブ溝が形成される。このように先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、先頭のものから後続するものが順次、割断予定線Ｓ４よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。このように複数の押し込みローラ２２によってスクライブ溝よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳが押し下げられることにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ４に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図５（ｅ）、図５（ｆ）参照）。
この時までには、一方の加工ヘッド２による割断予定線Ｓ３に沿ったガラスＷの一辺の割断は終了しており、加工ヘッド２はＸ方向移動手段およびＹ方向移動手段によって加工テーブル３上から外れた退避位置に停止している（図５（ｅ）、図５（ｆ）参照）。
このようにして、割断予定線Ｓ１〜Ｓ４のとおりにガラスＷの四辺が割断されて、スクラップ部分ＷＳが切り離されるようになっており、それによって製品Ｗ’が切り出されるようになっている。このように本実施例においては、正方形のガラスＷにおける隣り合う辺を各割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿って各加工ヘッド２，２’によって割断することで、製品Ｗ’を切り出すようにしている。
そして、加工テーブル３上の製品Ｗ’は、図示しないロボットハンドによって保持されて加工テーブル３上から排出されるようになっており、その後、ロボットハンドによって新たな加工対象となるガラスＷが加工テーブル３上に搬入される。
なお、ガラスＷの上面に各加工ヘッド２，２’のスクライバー２１によってスクライブ溝を形成する際の切り込みの深さは、上記サーボモータ３３によるスクライバー２１の支持高さを変更することで調整することができる。また、押し込み手段８の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳを押し下げる押し込み量は、サーボモータ３７によって押し込みローラ２２の支持高さを変えることで調整することができる。このように、本実施例においては、スクライバー２１と先頭の押し込みローラ２２との距離Ｌ１、押し込みローラ２２の配置長さＬ２およびスクライバー２１の移動軌跡に対する押し込みローラ２２の直交方向での距離Ｌ３を調整することができるので、ガラスＷの材質や厚さに応じて最適な割断のための加工条件を選択することができる。
【００２２】
上述した本実施例の割断装置１によれば、押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、移動方向（加工方向）の前方のものに対して後方のものが順次押し込み量が大きくなっている。したがって、押し込みローラ２２がスクラップ部分ＷＳを押し下げる際には、移動方向後方側の押し込みローラ２２による折り曲げる力が徐々に大きくなる。そのため、スクライブ溝に先行してガラスＷにクラックが入ることを確実に防止することができ、無理なく確実にガラスＷを割断することができる。そのため、割断後におけるガラスＷの割断面が荒れることを防止することができる。
また、本実施例によれば、ローラホルダ３５に形成する貫通孔３５Ａの位置を変更することにより、複数の押し込みローラ２２によるスクラップ部分ＷＳの押し込み量を容易に設定することができる。また、本実施例の押し込み手段８は、上述した従来の割断装置のものと比較して簡易な構成でありながら、ガラスＷを安定して割断することが可能である。
さらに、本実施例においては、被加工物であるガラスＷの材質や厚さ等の違いに応じて押し込み手段８の押し込みローラ２２の押し込み量を調整することができるので、ガラスＷを割断する際の加工精度を向上させることができる。
【００２３】
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の加工ヘッド２（２’）の押し込み手段８に用いる複数の押し込みローラ２２の配置に関する他の実施例を示したものである。すなわち、図６（ａ）は、複数の押し込みローラ２２の外周部にわたって１本の無端状ベルト５１を掛け渡したものであり、図６（ｂ）は移動方向における後方側に位置するもの程、押し込みローラ２２の外径を徐々に大きくしたものである。さらに、図６（ｃ）は、複数の押し込みローラ２２を移動方向の後方側に位置する程、徐々に高さを低くして、各押し込みローラ２２の下端外周部を結ぶ仮想線Ｌ１０が凸状の円弧となるようにしたものである。
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した各実施例の押し込み手段８を採用することで、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
なお、上述した各実施例においては、被加工物として０．５〜２．３ｍｍ厚の板状のガラスＷを想定しているが、被加工物としては、その他の種類の脆性材料や異なる厚さであっても良く、また、ガラスＷ，製品Ｗ’の形状は上述した各実施例における正方形に限らず、長方形や、その他の多角形状であっても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００２４】
１‥割断装置 ７‥スクライブ溝形成手段
８‥押し込み手段 ２２‥押し込みローラ
Ｗ‥ガラス（脆性材料）
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性材料の割断装置に関し、より詳しくは、例えば板状のガラスを所要の大きさに割断する場合に好適な脆性材料の割断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス板等の脆性材料を割断する割断装置として、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１の割断装置においては、先ず、カッター４３によってガラス板３２の表面にけがき溝（スクライブ溝）を形成し、その後、上記カッター４３に追従して移動される押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）の曲げローラ体５０によって上記けがき溝よりもガラス板３２のスクラップ部分を押し下げることにより、上記けがき溝に沿ってガラス板３２を割断するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３８５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この特許文献１の割断装置においては、次のような問題点が指摘されている。すなわち、特許文献１の押し込み手段は固定ローラ体４９と曲げローラ体５０とを備えており、曲げローラ体５０によってけがき溝より外方となるスクラップ部分を押圧して曲げるようにしている。その際に、曲げローラ体５０は急激な折り曲げ力をガラス板３２に掛けることになるため、強い力で割断された加工後のガラス板３２の割断面が荒れてしまうことがある。そして、最悪の場合にはカッター４３のけがき溝よりも先行する位置までクラックが伸びてガラス板３２が不良品になるという問題があった。
また、上記特許文献１の割断装置においては、曲げローラ体５０によるガラス板３２の曲げ量（押し込み量）は、固定ローラ体４９の軸心と曲げローラ体５０の軸心とが成す傾斜角度によって決定されるので、ガラス板３２の曲げ量（押し込み量）の微調整が困難であった。さらに、特許文献１の割断装置においては、カッター４３と押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）とが隔てた移動方向における間隔を調整することができず、しかも、押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）は、先行するカッター４３の移動軌跡に対して直交方向に移動することができない。そのため、特許文献１の割断装置においては、押し込み手段（固定ローラ体４９、曲げローラ体５０）によってガラス板を押し下げる際の条件を調整できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、請求項１に記載した本発明は、脆性材料にスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成手段と、スクライブ溝が形成された脆性材料における所要部分を押し込む押し込み手段とを備え、上記スクライブ溝形成手段および押し込み手段を同一方向に、かつ、該スクライブ溝形成手段を押し込み手段よりも先行させて移動させることにより、脆性材料をスクライブ溝に沿って割断するようにした脆性材料の割断装置において、
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側に配置されており、また、上記押し込み手段は、上記脆性材料の所要部分を押し込む際の押し込み量が移動方向の前方よりも後側が大きくなるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、スクライブ溝形成手段の後から押し込み手段が移動する際に、該押し込み手段による脆性材料の押し込み量は後方側が大きくなるので、スクライブ溝が形成された割断予定線に沿って脆性材料を無理なく確実に割断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の平面図。
【図２】図１に示す加工ヘッドの左側面図。
【図３】図２の正面図。
【図４】図２の要部の配置関係を示す拡大図。
【図５】図１に示す割断装置の作動工程を示す平面図であり、図５（ａ）は一方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ１に沿ってガラスを割断する工程を示し、図５（ｂ）は他方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ２に沿ってガラスを割断する工程を示し、図５（ｃ）は一方の加工ヘッドを９０度回転させた退避状態を示し、図５（ｄ）は一方の加工ヘッドで割断予定線Ｓ３に沿ってガラスを割断するとともに、他方の加工ヘッドを９０度回転させた退避状態を示し、図５（ｅ）は他方の加工ヘッドにより割断予定線Ｓ４に沿ってガラスを割断する工程を示し、さらに図５（ｆ）は他方の加工ヘッドによりガラスの割断が完了した状態を示している。
【図６】本発明の押し込み手段に関する他の実施例を示す概略の正面図であり、図６（ａ）は複数の押し込みローラに無端状ベルトを架け渡した実施例を示し、図６（ｂ）は外径が徐々に大きくなる複数の押し込みローラを用いた実施例を示し、さらに、図６（ｃ）は外径が同一の複数の押し込みローラを軸心が徐々に下がるように配置した実施例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において１は脆性材料としての板状のガラスＷを割断する割断装置である。この割断装置１は一対の加工ヘッド２、２’を備えており、加工テーブル３上にガラスＷが搬入されたら、上記加工ヘッド２，２’によってガラスＷを割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿って割断するようになっており、それによって所定寸法の正方形の製品Ｗ’を切り出すようになっている。
割断装置１は、所要の間隔を隔てて水平面のＹ方向に配置された左右一対のＹ方向ベース４、４’と、上記Ｙ方向と直交するＸ方向に配置されるとともに両端部を上記Ｙ方向ベース４，４’上に載置された一対のＸ方向ベース５、５’と、上記各Ｙ方向ベース４，４’の間であって、かつＸ方向ベース５、５’よりも低い位置に水平に配置された加工テーブル３と、上記各Ｘ方向ベース５、５’の下面にＸ方向に移動可能に取り付けられた一対の加工ヘッド２、２’と、これら加工ヘッド２、２’等の駆動源の作動を制御する制御装置６とを備えている。
【０００９】
加工テーブル３は正方形に形成されるとともに、隣り合う２辺が上記Ｘ方向とＹ方向に平行となるように固定して配置されている。加工テーブル３の載置面３Ａは所定高さで水平に維持されるとともに、載置面３Ａの形状は、製品Ｗ’と同じ寸法の正方形となるように隣接外方部分３Ｃよりも所定高さ（１〜１５ｍｍ程度）盛り上げて形成されている（図３参照）。そのため、載置面３Ａの輪郭となる四辺３Ｂは、隣接外方部分３Ｃよりも高さが高い段部となり、かつＸ方向またはＹ方向と平行になっている。また、加工テーブル３の載置面３Ａの全域にわたって多数の図示しない吸引孔を開口させてあり、これらの吸引孔に負圧源から負圧を作用させることにより、載置面３Ａ上に供給されたガラスＷを吸着・保持できるようになっている。
【００１０】
割断装置１の加工対象となるガラスＷの厚さは、０．５ｍｍ〜２．３ｍｍであって、予め略正方形に切り揃えられている。そして、被加工物としてのガラスＷは、図示しないロボットハンドにより加工テーブル３の載置面３Ａ上に供給されるとともに、割断された後の製品Ｗ’は上記ロボットハンドによって保持されて加工テーブル３上から排出されるようになっている。本実施例では、上記ロボットハンドによってガラスＷが載置面３Ａに供給されると、このガラスＷの隣合う２辺がＸ方向またはＹ方向と揃うように位置決めされるとともに、ガラスＷの四辺は載置面３Ａの四辺３Ｂよりも外方側まで張り出した状態となる。そして、このように位置決めされたガラスＷは、上記多数の吸引孔に作用する負圧によって載置面３Ａ上に水平状態で吸着・保持されるようになっている。
【００１１】
各Ｘ方向ベース５，５’は、Ｙ方向ベース４，４’に設けられた図示しないＹ方向移動手段によって各々独立してＹ方向ベース４，４’上をＹ方向に平行移動されるようになっている。各加工ヘッド４，４’は、各Ｘ方向ベース５，５’に設けられた図示しないＸ方向移動手段によってＸ方向ベース５（５’）に沿ってＸ方向に平行移動されるようになっている。上記Ｙ方向移動手段およびＸ方向移動手段の作動は、制御装置６によって制御されるようになっている。制御装置６は、Ｙ方向移動手段およびＸ方向移動手段の作動を制御することにより、各加工ヘッド２，２’をＸ方向又はＹ方向に移動させることができる。
後に詳述するが、制御装置６がＸ方向移動手段およびＹ方向移動手段を介して各加工ヘッド２，２’を載置面３Ａの四辺３Ｂに沿ってＸ方向またはＹ方向に移動させると、スクライブ溝形成手段７によってガラスＷの上面に割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿ってスクライブ溝が形成され、その後、該スクライブ溝よりも外方となるスクラップ部分ＷＳが押し込み手段８によって押し下げられる。これにより、割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿ってガラスＷが直線状に割断されるので、所定寸法の正方形の製品Ｗ’が切り出されるようになっている。
なお、上記Ｘ方向移動手段およびＹ方向移動手段の構成は、例えば特開２００８−１３２６１６号公報で公知であるため、それらの詳細な構成の説明は省略する。
【００１２】
しかして、図２ないし図３に示すように、一方のＸ方向ベース５に配置された加工ヘッド２は、上端部をＸ方向ベース５にＸ方向に移動可能に取り付けられた鉛直方向のヘッドベース１１と、このヘッドベース１１の下部に昇降自在に取り付けられたサイコロ形のユニットフレーム１２と、このユニットフレーム１２の正面となる側面１２Ａに昇降ガイド１３を介して昇降自在に設けられた上記スクライブ溝形成手段７と、上記側面１２Ａに隣接するユニットフレーム１２の左方の側面１２Ｂに昇降ガイド１５を介して昇降自在に設けられた押し込み手段８とを備えている。
ヘッドベース１１の下部にユニットフレーム１２が取り付けられ、該ユニットフレーム１２にスクライブ溝形成手段７と押し込み手段８が設けられているので、前述したＸ方向移動手段によってヘッドベース１１をＸ方向ベース５の長手方向に移動させることで、加工ヘッド２全体がＸ方向ベース５に沿ってＸ方向に移動することができる。本実施例では、図２に示すように、ガラスＷを割断するために加工ヘッド２が割断予定線Ｓ１に沿って移動される際には、移動方向前方側、つまり加工方向の前方側にスクライブ溝形成手段７のスクライバー２１を位置させるとともに、加工方向の後方側に押し込み手段８を位置させるようにしている。それにより、加工ヘッド２が割断予定線Ｓ１に沿って移動される際には、割断予定線Ｓ１となるガラスＷの上面にスクライバー２１によって先ずスクライブ溝が形成され、その直後に該スクライブ溝よりも外方まで張り出したスクラップ部分ＷＳが押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２によって押し下げられるようになっている。そのため、ガラスＷの上面における割断予定線Ｓ１のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが到達して、割断予定線Ｓ１のとおりにガラスＷが割断されるようになっている。つまり、内方側となる正方形の製品Ｗ’とそれよりも外方のスクラップ部分ＷＳとが分離されるようになっている。
【００１３】
ヘッドベース１１における中央部よりも下部は、上部に対して回転自在となっており、かつ図示しない連動機構を介してモータ２３と連動している。モータ２３は制御装置６によって制御されるようになっており、制御装置６は所要時にモータ２３を正逆に所定量回転させるようになっている。それにより、上記連動機構を介してヘッドベース１１の下部は、ヘッドベース１１の鉛直方向の軸心を中心として交互に９０度回動されるので、ユニットフレーム１２とそれに設けられたスクライブ溝形成手段７および押し込み手段８も水平面で９０度回転される。それにより、ユニットフレーム１２に設けられたスクライブ溝形成手段７がX方向に移動可能な状態と、Y方向に移動可能な状態に切り換えられるようになっている。つまり、加工ヘッド２は、Ｘ方向の割断予定線Ｓ１に沿って移動することができるとともに、Ｙ方向の割断予定線Ｓ３に沿って移動することができるようになっている。
【００１４】
ユニットフレーム１２はヘッドベース１１の下部に対して昇降可能に取り付けられており、ヘッドベース１１に設けられたエアシリンダ２４によってユニットフレーム１２は昇降されるようになっている。つまり、エアシリンダ２４によってユニットフレーム１２を昇降させることで、スクライブ溝形成手段７および押し込み手段８を上昇端位置と下降端位置とに昇降させることができる。上記ユニットフレーム１２は、エアシリンダ２４が上死点の時に上昇端となる待機位置となり、他方、エアシリンダ２４が下死点の少し手前の高さとなると、図示しないストッパによりユニットフレーム１２の下降端位置が規制されるようになっている。ユニットフレーム１２が下降端位置にある時がスクライブ溝形成手段７および押し込み手段８がガラスＷに加工を施すことが可能な加工位置となっている。
【００１５】
次に、スクライブ溝形成手段７は、昇降ガイド１３に昇降自在に取り付けられたＬ字形のブラケット２５と、このブラケット２５に支持ピン２６を介して揺動自在に取り付けられたＬ字形のアーム２７と、このアーム２７の水平部２７Ａに鉛直下方に向けて連結されたホルダ２８と、このホルダ２８の下端部に回転自在に取り付けられた円盤状の上記スクライバー２１とを備えている。
スクライバー２１はホルダ２８の下端に回転自在に設けられており、スクライバー２１の外周部全域は断面が鋭角となっている。このスクライバー２１の外周部がガラスＷの上面に押圧された状態で回転されることで、ガラスＷの上面にスクライブ溝が形成されるようになっている。
アーム２７の水平部２７Ａとその上方のブラケット２５の水平部２５Ａとにわたって引っ張りばね３１が設けられており、それによって、アーム２７の水平部２７とホルダ２８およびスクライバー２１は常時ブラケット２５の水平部２５Ａに向けて上方へ付勢されている。他方、ブラケット２５の水平部２５Ａには、プッシャ３２Ａを下方に向けてエアシリンダ３２が取り付けられており、上記プッシャ３２Ａはホルダ２８の上端に当接されている。これにより、エアシリンダ３２によってホルダ２８を介してスクライバー２１に所定圧力が加えられており、その状態でスクライバー２１によってガラスＷの上面にスクライブ溝が形成されるようになっている。
そして、前述したモータ２３によってユニットフレーム１２を水平面で９０度交互に回転させた際には、上記アーム２７の水平部２７Ａの伸びる方向およびスクライバー２１により形成されるスクライブ溝の延びる方向がＸ方向またはＹ方向と平行となるように構成されている。本実施例においては、加工ヘッド２がＸ方向又はＹ方向に移動される際には、スクライブ溝形成手段７が押し込み手段８よりも先行して移動するようになっている。
ブラケット２５は昇降ガイド１３に昇降自在に取り付けられており、また、このブラケット２５は、ユニットフレーム１２に取り付けられたサーボモータ３３に連動して昇降可能となっている。サーボモータ３３の作動は制御装置６によって制御されるようになっており、制御装置６はサーボモータ３３を介してブラケット２５の高さを、つまり、スクライバー２１の高さを所定高さに設定可能となっている。これにより、スクライバー２１によってガラスＷにスクライブ溝を形成する際の切り込み深さを調整できるようになっている。スクライブ溝形成手段７は以上のように構成されている。
【００１６】
次に、押し込み手段８は、昇降ガイド１５に昇降自在に設けられた板状のブラケット３４と、このブラケット３４における下部の水平部３４Ａに水平方向に移動可能に取り付けられたローラホルダ３５と、このローラホルダ３５に回転自在に取り付けられた複数の押し込みローラ２２とを備えている。
ブラケット３４は、ユニットフレーム１２に設けられたサーボモータ３７に連動して昇降されるようになっており、このサーボモータ３７の作動は制御装置６によって制御されるようになっている。制御装置６はサーボモータ３７を介してブラケット３４の高さを、つまり、ローラホルダ３５に設けられた押し込みローラ２２の高さを所要の高さに設定可能となっている。
【００１７】
ローラホルダ３５には、ユニットフレーム１２の側面１２Ｂの長手方向に沿って、つまり、上記スクライバー２１が移動される際の移動方向に沿って所定間隔で複数の貫通孔３５Ａが穿設されており、これらの貫通孔３５Ａに各押し込みローラ２２の支持軸を着脱自在に嵌合できるようになっている。
本実施例においては、移動方向においてスクライバー２１よりも後方側に押し込みローラ２２が配置されており、かつ、スクライバー２１の移動軌跡に対して、直交方向に距離Ｌ３ずらして各押し込みローラ２２が配置されている。上記ホルダ３５の貫通孔３５Ａは、押し込みローラ２２の数よりも多く形成されており、押し込みローラ２２を選択的に貫通孔３５Ａのいずれかに取り付けることができるようになっている。そのため、移動方向の先頭となる押し込みローラ２２を嵌合させる貫通孔３５Ａを変更することで、スクライバー２１と先頭の押し込みローラ２２との移動方向において隔てた距離Ｌ１を変更することができるとともに、先頭の押し込みローラ２２と最後尾の押し込みローラ２２との移動方向における距離Ｌ２を変更できるようになっている。
そして、本実施例においては、ホルダ３５の貫通孔３５Ａは合計１１個形成されており、それらの貫通孔３５Ａは、移動方向の前方側のものに対して後方側に位置するものが、徐々に高さが低くなるように形成されている。これにより、先頭の貫通孔３５Ａから最後尾の貫通孔３５Ａまでを結ぶ仮想の直線が、加工テーブル３上のガラスＷの上面に対して５°傾斜するようになっている。そのため、同一外径を有する複数の押し込みローラ２２を所要位置の貫通孔３５Aに取り付けると、押し込みローラ２２下端外周部を結ぶ仮想の直線と、加工テーブル３上のガラスWの上面とが成す角度も５°となる（図４参照）。このように、複数の押し込みローラ２２は、加工方向後方側に位置する程、ガラスＷを押し込む際の押し込み量が大きくなるように配置されている。
そして、サーボモータ３７によって加工位置となる下降端に押し込みローラ２２が位置した状態では、加工方向の先頭の押し込みローラ２２の下端外周の高さは、スクライバー２１の下端外周部の高さと同じか僅かに低い位置に保持され、移動方向（加工方向）の順次後方側に位置する押し込みローラの下端外周の高さは、スクライバー２１の下端外周部よりも徐々に高さが低い位置に保持されるようになっている。そのため、スクライバー２１によって割断予定線Ｓ１にスクライブ溝が形成された直後に、移動方向の先頭位置の押し込みローラ２２から順次後方側に位置する各押し込みローラ２２が、スクライブ溝よりも外方位置のスクラップ部分ＷＳを僅かずつ徐々に下方へ押し込むようになっている（図２〜図４参照）。それによって、割断予定線Ｓ１に形成されたスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが伸長して、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷが割断されるようになっている。
さらに、本実施例においては、ローラホルダ３５は、ブラケット３４の水平部３４Ａに案内されて移動方向に対して直交方向に移動可能となっており、水平部３４Ａとローラホルダ３５にわたって設けられた調整ねじ３８を作業者が正逆に回転させることで、スクライバー２１の移動軌跡（スクライブ溝）に対して押し込みローラ２２が直交方向に隔てた距離Ｌ３を調整できるようになっている。押し込み手段８は以上のように構成されている。
Ｘ方向ベース５の加工ヘッド２は以上のように構成されており、この加工ヘッド２は前述したモータ２３によって回転されることで、スクライバー２１が移動方向の前方側となるようにＸ方向あるいはＹ方向に９０°移動方向を切り換えられるようになっている。
他方のＸ方向ベース５’に配置された加工ヘッド２’も上述した加工ヘッド２と実質的に同様に構成されているが、加工ヘッド２’においては、スクライブ溝形成手段７を挟んでユニットフレーム１２の反対側（右方）の側壁１２Ｃに押し込み手段８が配置されている。加工ヘッド２’のその他の構成は、加工ヘッド２と同じである。このように加工ヘッド２’の押し込み手段８を上記加工ヘッド２のものとは反対側の側壁１２Ｃに配置するのは、割断予定線Ｓ２、Ｓ４に沿って加工ヘッド２’によりガラスＷを割断する際に、移動方向（加工方向）の右方側にスクラップ部分WSが生じるからである。
【００１８】
以上の構成において、割断装置１の各加工ヘッド２，２’によるガラスＷの割断工程は次のようにして行われる。
先ず、両方の加工ヘッド２，２’が加工テーブル３上から外れた退避位置に停止した状態において、図示しないロボットハンドにより加工対象となるガラスＷが加工テーブル３の載置面３Ａ上に搬入されると、該載置面３Ａに導入されている負圧によってガラスＷは吸着保持される。この時点で、正方形のガラスＷの四辺は、Ｘ方向又はＹ方向と平行となるように位置決めされた状態となる（図１参照）。
このように加工テーブル３にガラスＷが搬入される際には、各加工ヘッド２、２’は加工テーブル３上から外れた退避位置にあるが、各加工ヘッド２，２’のユニットフレーム１２は、エアシリンダ２４によって上昇端の待機位置に停止している。そのため、各加工ヘッド２、２’のスクライバー２１と各押し込みローラ２２は、加工テーブル３上のガラスＷの上面よりも上方に支持されている。
【００１９】
次に、加工テーブル３にガラス板Ｗが搬入されると、上記Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって、一方の加工ヘッド２は、割断予定線Ｓ１の延長線上となる位置まで移動され、他方の加工ヘッド２’のスクライバー２１はＸ方向ベースの一端上においてガラスWに向けてＸ方向に移動可能な状態で停止する。その後、両加工ヘッド２、２’のエアシリンダ２４によってユニットフレーム１２が上方の待機位置から下降端の加工位置まで下降する。これにより、各加工ヘッド２、２’のスクライバー２１は、加工テーブル３上のガラスＷの上面にスクライブ溝を形成可能な高さに支持されるとともに、押し込みローラ２２も加工テーブル３上のガラスＷの上面を押し下げることができる高さに支持される。
この状態からＹ方向移動手段によって一方の加工ヘッド２がガラスＷに向けてＹ方向に所定速度で移動されるとともに、スクライバー２１がガラスＷの上面に当接した後はエアシリンダ３２によりスクライバー２１に対して所要の圧力が掛けられる。それにより、加工ヘッド２の移動方向（加工方向）前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面における割断予定線Ｓ１の始端から順次終端に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ１上に深さが浅い直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ａ）参照）。また、このように先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、その先頭のものから後続するものが順次、上記スクライブ溝が形成された割断予定線Ｓ１よりも外方のスクラップ部分WSを徐々に押し下げる（図２〜図４参照）。このように複数の押し込みローラ２２は、加工方向において後方に位置するものほど高さが低くなっている。つまり、複数の押し込みローラ２２は、加工方向において後方に位置するものほど押し込み量が大きくなっている。そのため、割断予定線Ｓ１に形成されたスクライブ溝を境として、そこよりも外方となるスクラップ部分ＷＳが複数の押し込みローラ２２によって徐々に押し下げられる。それにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じることで、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図２、図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。
【００２０】
加工ヘッド２によるガラスＷの割断が割断予定線Ｓ１の半ば程度まで進んだ段階において、Ｙ方向移動手段によって他方の加工ヘッド２’が割断予定線Ｓ２の延長線上の位置まで移動された後に、Ｘ方向移動手段により加工ヘッド２’はガラスＷの割断予定線Ｓ２に向けて所定速度で移動される。そのため、Ｘ方向に移動される加工ヘッド２’の移動方向（加工方向）前方となるスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ２上を始端部から終端部に向けて転動する。これにより、割断予定線Ｓ２上に直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。また、先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、上述した加工ヘッド２の場合と同様に、先頭のものから後続するものが順次割断予定線Ｓ２よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。このように、高さが徐々に低くなる（押し込み量が徐々に大きくなる）複数の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳが押し下げられることにより、割断予定線Ｓ２のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ２に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）。
他方、先行した加工ヘッド２は、割断予定線Ｓ１に沿ってガラスＷの１辺を割断したら、モータ２３により時計方向に９０°回転されて、移動方向をＸ方向に切り換えられるとともに、Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって、割断予定線Ｓ３の延長線上となる退避位置に待機する（図５（ｃ）参照）。
この後、他方の加工ヘッド２’による割断予定線Ｓ２に沿ったガラスＷの割断が終了すると、加工ヘッド２は、Ｘ方向移動手段によってガラスＷに向けてＸ方向に所定速度で移動される。それにより、加工ヘッド２の移動方向前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ３上を始端部から終端部に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ３上に直線状のスクライブ溝が形成される（図５（ｃ）、図５（ｄ）参照）。また、先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、先頭のものから後続するものが順次、割断予定線Ｓ３よりも外方（左方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。複数の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳが徐々に押し下げられることにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ３に沿ってガラスＷの一辺が割断されて切り離される（図５（ｄ）、図５（ｅ）参照）。
【００２１】
他方の加工ヘッド２’は、上記一方の加工ヘッド２が割断予定線Ｓ３に沿ってガラスＷを割断している間に、割断予定線Ｓ２に沿ってガラスＷの１辺の割断を終了するようになっており、その後、モータ２３により加工ヘッド２’は反時計方向に９０°回転されて、移動方向をＹ方向に切り換えられるとともに、Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段によって割断予定線Ｓ４の延長線上となる退避位置に待機する（図５（ｃ）、図５（ｄ）参照）。
この後、上記加工ヘッド２による割断予定線Ｓ３に沿ったガラスＷの一辺の割断が半ばまで進んだ段階で、加工ヘッド２’はＹ方向移動手段によってガラスＷに向けてＹ方向に所定速度で移動される（図５（ｄ）、図５（ｅ）参照）。それにより、加工ヘッド２’の移動方向前方に位置するスクライバー２１がガラスＷの上面の割断予定線Ｓ４上を始端部から終端部に向けて転動することで、該割断予定線Ｓ４上に直線状のスクライブ溝が形成される。このように先行するスクライバー２１の移動に追従して押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、先頭のものから後続するものが順次、割断予定線Ｓ４よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳを押し下げる。このように複数の押し込みローラ２２によってスクライブ溝よりも外方（右方）のスクラップ部分ＷＳが押し下げられることにより、ガラスＷの上面のスクライブ溝からガラスＷの下面までクラックが生じて、割断予定線Ｓ４に沿ってガラスＷの一辺が切り離される（図５（ｅ）、図５（ｆ）参照）。
この時までには、一方の加工ヘッド２による割断予定線Ｓ３に沿ったガラスＷの一辺の割断は終了しており、加工ヘッド２はＸ方向移動手段およびＹ方向移動手段によって加工テーブル３上から外れた退避位置に停止している（図５（ｅ）、図５（ｆ）参照）。
このようにして、割断予定線Ｓ１〜Ｓ４のとおりにガラスＷの四辺が割断されて、スクラップ部分ＷＳが切り離されるようになっており、それによって製品Ｗ’が切り出されるようになっている。このように本実施例においては、正方形のガラスＷにおける隣り合う辺を各割断予定線Ｓ１〜Ｓ４に沿って各加工ヘッド２，２’によって割断することで、製品Ｗ’を切り出すようにしている。
そして、加工テーブル３上の製品Ｗ’は、図示しないロボットハンドによって保持されて加工テーブル３上から排出されるようになっており、その後、ロボットハンドによって新たな加工対象となるガラスＷが加工テーブル３上に搬入される。
なお、ガラスＷの上面に各加工ヘッド２，２’のスクライバー２１によってスクライブ溝を形成する際の切り込みの深さは、上記サーボモータ３３によるスクライバー２１の支持高さを変更することで調整することができる。また、押し込み手段８の押し込みローラ２２によってスクラップ部分ＷＳを押し下げる押し込み量は、サーボモータ３７によって押し込みローラ２２の支持高さを変えることで調整することができる。このように、本実施例においては、スクライバー２１と先頭の押し込みローラ２２との距離Ｌ１、押し込みローラ２２の配置長さＬ２およびスクライバー２１の移動軌跡に対する押し込みローラ２２の直交方向での距離Ｌ３を調整することができるので、ガラスＷの材質や厚さに応じて最適な割断のための加工条件を選択することができる。
【００２２】
上述した本実施例の割断装置１によれば、押し込み手段８の複数の押し込みローラ２２は、移動方向（加工方向）の前方のものに対して後方のものが順次押し込み量が大きくなっている。したがって、押し込みローラ２２がスクラップ部分ＷＳを押し下げる際には、移動方向後方側の押し込みローラ２２による折り曲げる力が徐々に大きくなる。そのため、スクライブ溝に先行してガラスＷにクラックが入ることを確実に防止することができ、無理なく確実にガラスＷを割断することができる。そのため、割断後におけるガラスＷの割断面が荒れることを防止することができる。
また、本実施例によれば、ローラホルダ３５に形成する貫通孔３５Ａの位置を変更することにより、複数の押し込みローラ２２によるスクラップ部分ＷＳの押し込み量を容易に設定することができる。また、本実施例の押し込み手段８は、上述した従来の割断装置のものと比較して簡易な構成でありながら、ガラスＷを安定して割断することが可能である。
さらに、本実施例においては、被加工物であるガラスＷの材質や厚さ等の違いに応じて押し込み手段８の押し込みローラ２２の押し込み量を調整することができるので、ガラスＷを割断する際の加工精度を向上させることができる。
【００２３】
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の加工ヘッド２（２’）の押し込み手段８に用いる複数の押し込みローラ２２の配置に関する他の実施例を示したものである。すなわち、図６（ａ）は、複数の押し込みローラ２２の外周部にわたって１本の無端状ベルト５１を掛け渡したものであり、図６（ｂ）は移動方向における後方側に位置するもの程、押し込みローラ２２の外径を徐々に大きくしたものである。さらに、図６（ｃ）は、複数の押し込みローラ２２を移動方向の後方側に位置する程、徐々に高さを低くして、各押し込みローラ２２の下端外周部を結ぶ仮想線Ｌ１０が凸状の円弧となるようにしたものである。
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した各実施例の押し込み手段８を採用することで、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
なお、上述した各実施例においては、被加工物として０．５〜２．３ｍｍ厚の板状のガラスＷを想定しているが、被加工物としては、その他の種類の脆性材料や異なる厚さであっても良く、また、ガラスＷ，製品Ｗ’の形状は上述した各実施例における正方形に限らず、長方形や、その他の多角形状であっても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００２４】
１‥割断装置 ７‥スクライブ溝形成手段
８‥押し込み手段 ２２‥押し込みローラ
Ｗ‥ガラス（脆性材料）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料にスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成手段と、スクライブ溝が形成された脆性材料における所要部分を押し込む押し込み手段とを備え、上記スクライブ溝形成手段および押し込み手段を同一方向に、かつ、該スクライブ溝形成手段を押し込み手段よりも先行させて移動させることにより、脆性材料をスクライブ溝に沿って割断するようにした脆性材料の割断装置において、
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側に配置されており、また、上記押し込み手段は、上記脆性材料の所要部分を押し込む際の押し込み量が移動方向の前方よりも後側が大きくなるように構成されていることを特徴とする脆性材料の割断装置。
【請求項２】
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側であって、かつ上記スクライブ溝形成手段の移動軌跡に対して直交方向にずれた位置に配置されており、また、上記押し込み手段は、移動方向に沿って配置される複数の押し込みローラを備えており、それらの押し込みローラは、移動方向の後方側に位置するほど徐々に脆性材料の押し込み量が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断装置。
【請求項３】
上記スクライブ溝形成手段の移動軌跡に対する上記押し込み手段の直交方向の距離、または、上記スクライブ溝形成手段と上記押し込み手段との移動方向における距離を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脆性材料の割断装置。
【請求項１】
脆性材料にスクライブ溝を形成するスクライブ溝形成手段と、スクライブ溝が形成された脆性材料における所要部分を押し込む押し込み手段とを備え、上記スクライブ溝形成手段および押し込み手段を同一方向に、かつ、該スクライブ溝形成手段を押し込み手段よりも先行させて移動させることにより、脆性材料をスクライブ溝に沿って割断するようにした脆性材料の割断装置において、
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側に配置されており、また、上記押し込み手段は、上記脆性材料の所要部分を押し込む際の押し込み量が移動方向の前方よりも後側が大きくなるように構成されていることを特徴とする脆性材料の割断装置。
【請求項２】
上記押し込み手段は、上記スクライブ溝形成手段よりも移動方向の後方側であって、かつ上記スクライブ溝形成手段の移動軌跡に対して直交方向にずれた位置に配置されており、また、上記押し込み手段は、移動方向に沿って配置される複数の押し込みローラを備えており、それらの押し込みローラは、移動方向の後方側に位置するほど徐々に脆性材料の押し込み量が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料の割断装置。
【請求項３】
上記スクライブ溝形成手段の移動軌跡に対する上記押し込み手段の直交方向の距離、または、上記スクライブ溝形成手段と上記押し込み手段との移動方向における距離を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脆性材料の割断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４４３９６（Ｐ２０１２−１４４３９６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４２９２（Ｐ２０１１−４２９２）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
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