TWI491470B - A chamfering method for a hard brittle plate, and a chamfering apparatus - Google Patents

Description

硬質脆性板的倒角加工方法以及倒角加工裝置

本發明是關於液晶顯示板、等離子顯示板等顯示面板中，採用的玻璃基板以及其他硬質脆性板的倒角加工方法和倒角加工裝置。

顯示面板的玻璃基板通過割斷(分割並切斷)被切斷為預定尺寸，在割斷面(被割斷了的板厚方向的面)與面板的表背面相交的部分形成有鋒利的棱線(邊)。該棱線有可能成為鋒利的刀具而給處理該面板的作業者帶來危害。此外，在該棱線上往往存在小碎片(碎屑(chipping))、被稱作水平裂紋的小裂縫(以下統稱作“碎屑”)，從而存在著以該碎屑為起點產生大的碎片、裂縫，或者由此產生的被稱作碎玻璃的玻璃碎片附著於基板表面形成不合格品的情況。因此，使旋轉砂輪沿該棱線行進，進行將該棱線斜著削去的倒角加工。

對於倒角加工所採用的砂輪的形狀、砂輪的旋轉軸的方向等，提出有多種方案。近些年大多採用下述的倒角加工方法：旋轉砂輪軸與要倒角的棱線平行地設置，將多片圓板狀的砂輪沿軸向隔開間隔地固定於所述旋轉砂輪軸，使所述多片圓板砂輪一邊同時旋轉一邊與玻璃基板的棱線平行地相對移動。

如圖1和圖6所示，在該倒角加工方法中，將砂輪軸5u、5d配置於玻璃基板2的割斷面22外側的上下，使安裝於各砂輪軸上的多片圓板砂輪1(1a~1d)相互隔開間 隔，且配置成固定於上下砂輪軸5u、5d上的圓板砂輪彼此進入到被固定於相反側的軸上的圓板砂輪之間，利用上下的圓板砂輪1的外周面同時對割斷面22的上下棱線7(7u、7d)進行倒角加工。

以往，在進行該倒角加工時，利用圓板砂輪1斜著被切削成的面(倒角面)9(9u、9d)與玻璃基板的板面(表背面)8(8u、8d)之間的夾角(倒角角度)θ約為40~45度，圓板砂輪1的旋轉方向如圖6的箭頭B所示，為圓板砂輪1的周面11從板面8側向割斷面22側滑動摩擦倒角面9的方向。

在現有的倒角加工中，使砂輪向圓板砂輪的周面11沿從板面8側向割斷面22側離開(滑動摩擦)倒角面9的方向旋轉，這是為了在砂輪的離去側多產生碎屑。即，這是為了在顯示面板的玻璃基板的板面設置電路圖案，並避免在設有該電路圖案的那一側產生碎屑。

此外，如圖7所示，加工所採用的多片圓板砂輪的刃部(外周部)，在各圓板砂輪1a~1d的相對移動方向前方的外周緣，形成有隨所述相對移動而切入玻璃基板的圓錐狀的進刀面11a(切込面)，並將該進刀面11a的相對移動方向後方作為用於磨削至無火花(spark-out)的圓筒面11b。並且，採用如下結構：使多個圓板砂輪中相對移動方向前方的部分(先與玻璃基板抵接的部分)的直徑比後方的部分的直徑小，且使前後相鄰的圓板砂輪的直徑差形成為越靠後方的圓板砂輪相互間的直徑差越小。

請參看下述專利文獻：

專利文獻1：日本發明公開2006-82147號公報。

專利文獻2：日本發明公開2006-26845號公報。

隨著電子設備的小型化和輕量化，由於顯示面板的玻璃基板的厚度變薄(薄壁化)、以及提高生產性的需求，要求旋轉砂輪相對於玻璃基板的相對移動速度(進給速度)的高速化，並且有必要防止隨著所述薄壁化和高速化而呈增加趨勢的不合格品的產生。即，使砂輪的進給速度高速化，則容易產生碎屑，並且隨著玻璃基板的薄壁化，在倒角加工時產生的碎屑在後續工序中形成大的裂縫、碎片的可能性增大，因此，有必要比以往更嚴格地減少碎屑並防止不合格品產生。

本發明正是為了解決上、述的問題，其課題在於獲得能夠抑制碎屑的產生，並且以更高速度對玻璃基板進行倒角加工的技術手段。

本發明的倒角加工方法為，對於在顯示面板的玻璃基板及其他硬質脆性板2的割斷面22和板面8相交的部分所形成的鋒利的棱線7，使繞與該棱線平行的砂輪軸5旋轉的多片圓板砂輪1相對於棱線7平行地進給的同時，利用圓板砂輪1的周面11斜著削去該棱線。

在本發明的倒角加工方法中，將通過削去棱線7形成的傾斜的倒角面9與板面8之間的夾角(倒角角度)θ設為 35度~15度的範圍的角度，並使圓板砂輪1的旋轉方向為與以往相反的方向，即、進行旋轉砂輪的周面11從割斷面22側向板面8側滑動摩擦倒角面9的方向的旋轉，由此解決了上述課題。

即，本發明所述的硬質脆性板的倒角加工方法的特徵在於，對硬質脆性板2的板面8(8u、8d)和割斷面22相交的棱線7(7u、7d)，利用繞與該棱線平行的砂輪軸5(5u、5d)旋轉且與該棱線平行地相對進給移動的多個圓板砂輪1(1a~1d)的短圓錐狀或者短圓筒狀的周面11(11a、11b)進行磨削，並將該棱線7斜著削去，其中，將板面8與被斜著削去的面(倒角面)9之間的夾角設定為35~15度，並且使圓板砂輪1沿圓板砂輪1的周面11從該棱線7或倒角面9的割斷面22側向板面8側滑動摩擦該棱線7或倒角面9的方向進行旋轉。

三個以上圓板砂輪1隔開間隔地配置於一根砂輪軸5上的上述倒角加工方法中的所述三個以上圓板砂輪1a~1d的直徑形成為，使第一個與被削去的棱線7或倒角面9滑動摩擦的圓板砂輪1a的直徑比第二個滑動摩擦的圓板砂輪1b的直徑小，並且使最後一個滑動摩擦的圓板砂輪1d的直徑與最後一個的前一個滑動摩擦的圓板砂輪1c的直徑相同，如此進行倒角加工，由此，特別是在板厚薄的硬質脆性板的倒角加工中，能夠得到更加平滑的倒角面9。

適於實施本發明的倒角加工方法的倒角加工裝置的特徵在於，該倒角加工裝置具備：工作臺3，所述工作臺3以載置硬質脆性板的下表面的狀態支撐硬質脆性板的下表面；砂輪單元4，所述砂輪單元4配置於該工作臺的寬度方向兩側；以及進給裝置，所述進給裝置使該砂輪單元相對於工作臺3在該工作臺的面內向與所述寬度方向X正交的方向Y相對移動，所述砂輪單元4具備繞與要進行倒角的硬質脆性板的棱線7平行的上下砂輪軸5旋轉的多個圓板砂輪1，利用所述圓板砂輪1的短圓錐狀或者短圓筒狀的周面11磨削硬質脆性板2的板面8與割斷面22相交的所述棱線7，其中，該倒角加工裝置具備：砂輪電動機6(6u、6d)，所述砂輪電動機6(6u、6d)驅動所述砂輪軸5朝正向和反向旋轉；以及升降支架14，所述升降支架14設定所述上下砂輪軸5u、5d的間隔，所述上下的砂輪1中的一方經由該升降支架14裝配於砂輪座12上，所述砂輪單元4具有繞各砂輪軸5旋轉的三個以上的所述圓板砂輪1，該三個以上的圓板砂輪1使通過所述相對進給移動而第一個與被削去而成的面滑動摩擦的第一級圓板砂輪1a的直徑比第二級圓板砂輪1b的直徑小，並且使最後一個滑動摩擦的最終級圓板砂輪1d的直徑和最後一個的前一級圓板砂輪1c的直徑相同。

通過採用上述結構的倒角加工裝置，能夠以同一裝置進 行利用現有方法的倒角加工和利用本發明的方法的倒角加工。

隨著作為倒角加工的物件的硬質脆性板2的板厚變薄，其割斷面側的切削餘量c也不得不減小，因此必然使倒角面9與板面8之間的夾角θ變小，以往為40~45度的情況則變為35度以下，例如30度或者20度。

伴隨旋轉砂輪1滑動摩擦倒角面9而產生的碎屑，容易產生在砂輪向切屑從主體分離的方向滑動摩擦的砂輪周面11的離開側。

因此，在使圓板砂輪1朝向從硬質脆性板2的割斷面22側向板面8側滑動摩擦砂輪周面11的方向旋轉的本發明的方法中，雖然考慮到了忌諱產生碎屑的板面8側會產生大量碎屑，然而通過減小該部分的夾角θ而增大了對碎屑的抑制效果，從而抑制了板面8側的碎屑的產生。

另一方面，割斷面22側為砂輪周面11的進入側，因此與現有方法相比也減少了在該割斷面的碎屑的產生。即，根據本發明的方法，一併抑制了板面8側和倒角面9側的碎屑，能夠降低因後續工序中碎屑引起的缺損而產生不合格品。此外，由於一併抑制了割斷面22側和板面8側的碎屑，因此能夠使圓板砂輪1相對於硬質脆性板的進給速度高速化，能夠實現加工速度的提高。

此外，隨著硬質脆性板2的薄壁化和倒角面9與板面8 之間的夾角θ減小，磨削加工時的加工反作用力引起的硬質脆性板2的撓曲增加了。該撓曲為倒角面9從圓板砂輪1離開的方向的撓曲，因此即使是想要利用砂輪的直徑差獲得預期的進刀量，也會因該撓曲而使進刀量減小與硬質脆性板2的撓曲增大相應的量。這意味著，即使是前後相鄰的圓板砂輪的直徑差為0，後續的圓板砂輪還是存在著與因硬質脆性板的撓曲而切削留存的量相應的進刀量。

即，在將三片以上圓板砂輪裝配於一根砂輪軸並以本發明的方法進行倒角加工時，對於進刀量小的最後一個砂輪，根據情況不同，通過使最後一個砂輪和倒數第二個砂輪與倒數第二個砂輪前方的砂輪直徑相同，能夠賦予適量的進刀量，充分地磨削至無火花，能夠得到平滑的倒角面。

以下，參照圖1~圖5和圖8、圖9，對本發明進一步說明。圖中的例子為將四片圓板砂輪設置於一根砂輪軸的例子。

在圖1、圖2中，作為加工物件的玻璃基板2具有相互平行的對置側邊21。玻璃基板2通過真空吸附等被固定於工作臺3，對置的兩側邊21處於從該工作臺伸出的狀態。

砂輪單元4由與玻璃基板的側邊21平行的方向的上下砂輪軸5u、5d、以及被固定於各個砂輪軸的各四片圓板砂輪1a~1d構成。各砂輪軸5u、5d的基端被固定並支撐於 圖5所示的砂輪電動機6u、6d的軸上。砂輪電動機6u、6d可正轉和反轉。在利用本發明的方法進行倒角加工時，砂輪電動機6u、6d向與現有方法相反的方向旋轉，即，使砂輪軸5u、5d向下述方向旋轉：各圓板砂輪的周面11從割斷面22側向板面8側滑動摩擦玻璃基板2的棱線7的部分的方向(圖2的箭頭A方向)。此時，如圖2所示，切削液(通常為純水)從設於砂輪單元4的與玻璃基板相反一側的切削液噴嘴19朝向割斷面22噴射。

上下砂輪電動機中的一個砂輪電動機6d被裝配於砂輪座12的固定位置，另一砂輪電動機6u則被裝配於升降支架14，所述升降支架14利用升降電動機13以自由升降和定位的方式設於砂輪座12。砂輪座12裝配在設於工作臺3的寬度方向(圖1的箭頭X方向)兩側的未圖示的立柱(支柱)上，並且沿寬度方向和上下方向(硬質脆性板2的厚度方向)自由移動和定位。

在對玻璃基板2的上下棱線7u、7d以相同的倒角角度θ和倒角量c進行倒角時，在使升降支架14升降來設定上下的砂輪軸5u、5d的間隔後，將砂輪座12的高度設定為使上下砂輪軸5u、5d的中間高度位於玻璃基板的厚度中心，並將砂輪座12的寬度方向位置設定為使進給方向上的最後的圓板砂輪1d的周面切削出預定的倒角面9的位置。對於厚度相同的玻璃基板，通過升降支架14的位置設定使 倒角角度θ變化。即，使上下砂輪軸5u、5d接近則倒角角度θ增大，而使上下砂輪軸5u、5d遠離則倒角角度θ減小。

在對玻璃基板的邊緣的上下棱線7u、7d以不同的倒角角度θ進行倒角加工時，使砂輪座12能夠繞與玻璃基板的邊緣21平行的軸擺動地進行定位，或者使砂輪軸5u、5d中的一根砂輪軸以能夠相對於另一根砂輪軸沿玻璃基板的寬度方向調整位置的方式裝配於砂輪座12。

固定玻璃基板2的工作臺3相對於砂輪單元4、4沿與棱線7平行的圖1的箭頭Y方向進給移動。在伴隨著該進給移動的磨削加工過程中，圖中的圓板砂輪1a為進給方向的第一個(第一級)圓板砂輪，圓板砂輪1d為最後一個(最終極)圓板砂輪。

在各圓板砂輪1a~1d的位於各玻璃基板的進入側的外周前緣設有進刀用的圓錐面11a。該圓錐面是頂角為90度的圓錐面，且其進刀尺寸(因玻璃基板的撓曲，實際的進刀量比該進刀尺寸小)L為，例如在圖3的例子中，第一級為0.3mm，第三級為0.2mm。第一級與第二級的砂輪直徑相同，第三級與最終極的砂輪直徑相同。此外，在圖4的例子中，第一級為0.2mm，第二級為0.1mm。第二級~最終極的砂輪直徑相同。

將兩側的砂輪單元4如上所述地設定，並使砂輪軸5u、5d旋轉，採用使玻璃基板的邊緣21從一端部23向另一端 部24通過砂輪單元4的方式使工作臺3進給，從而同時對玻璃基板2的兩側邊緣的上下棱線7u、7d進行倒角加工。

圖8和圖9示出了，在採用繞與要進行倒角加工的棱線平行的軸旋轉的一片圓板砂輪，並設進刀尺寸為100微米和200微米(0.1mm和0.2mm)、且倒角角度為30度和20度的情況下，對砂輪的相對進給速度與進行倒角加工時產生的最大碎屑的尺寸之間的關係進行試驗的結果。在圖中，A~E表示砂輪的種類，接在A~E的文字後面的100和200是以微米為單位示出的進刀尺寸。如圖所示，倒角角度為20度的情況與倒角角度為30的情況相比，除了一個異常點p以外，產生的碎屑的尺寸減小。此外，根據該試驗結果判斷出，在進給速度的低速側和進給速度超過40m/min的高速進給區域中，碎屑的尺寸減小，在倒角角度較小且板厚薄的硬質脆性板的倒角加工中，利用本發明的方法能夠進行少產生碎屑且高速的倒角加工。

1(1a~1d)‧‧‧圓板砂輪

2‧‧‧硬質脆性板

3‧‧‧工作臺

4‧‧‧砂輪單元

5(5u、5d)‧‧‧砂輪軸

6(6u、6d)‧‧‧砂輪電動機

7‧‧‧棱線

8(8u、8d)‧‧‧板面

9(9u、9d)‧‧‧倒角面

11(11a、11b)‧‧‧圓板砂輪的周面

12‧‧‧砂輪座

13‧‧‧升降電動機

14‧‧‧升降支架

21‧‧‧側邊

22‧‧‧割斷面

23‧‧‧端部

24‧‧‧另一端部

θ‧‧‧夾角

X‧‧‧寬度方向

Y‧‧‧工作臺的進給方向

圖1是用於表示本發明之倒角加工方法的立體示意圖。

圖2是用於表示本發明之倒角加工方法中的硬質脆性板與圓板砂輪關係的示意圖。

圖3是用於表示將四片圓板砂輪裝配於一根砂輪軸時各圓板砂輪的周緣形狀的示意圖。

圖4是用於表示上述情況下其他的周緣形狀的示意圖。

圖5是本發明之倒角加工裝置的主要部分的立體圖。

圖6是現有倒角加工方法中的硬質脆性板與圓板砂輪的關係的示意圖。

圖7是用於表示將四片圓板砂輪裝配於一根砂輪軸時各圓板砂輪的現有周緣形狀的示意圖。

圖8是表示倒角角度為30度時碎屑產生狀況的說明圖。

圖9是示出倒角角度為20度時碎屑產生狀況的說明圖。

1(1a~1d)‧‧‧圓板砂輪

2‧‧‧硬質脆性板

3‧‧‧工作臺

4‧‧‧砂輪單元

5(5u、5d)‧‧‧砂輪電動機

7(7d、7u)‧‧‧棱線

21‧‧‧側邊

22‧‧‧割斷面

23‧‧‧端部

24‧‧‧另一端部

X‧‧‧寬度方向

Y‧‧‧工作臺的進給方向

Claims (2)

1. 一種硬質脆性板的倒角加工方法，該硬質脆性板的倒角加工方法為：利用圓板砂輪的短圓錐狀或者短圓筒狀的周面磨削硬質脆性板的板面和割斷面相交的棱線，並將該棱線斜著削去，所述圓板砂輪繞與該棱線平行的砂輪軸旋轉且與該棱線平行地相對進給移動，其特徵在於：在所述砂輪軸分別隔開間隔地配置三個以上的所述圓板砂輪，並且使通過所述相對進給移動而第一個與被削去而成的面滑動摩擦的第一級圓板砂輪的直徑比第二級圓板砂輪的直徑小，並且使最後一個滑動摩擦的最終級圓板砂輪的直徑和最後一個的前一級圓板砂輪的直徑相同；所述板面與所述被斜著削去而成的面之間的夾角設定為35度~15度，並使所述圓板砂輪朝向如下這樣的方向旋轉：圓板砂輪的所述周面從該被削去而成的面的割斷面側向板面側滑動摩擦該被削去而成的面的方向。
2. 一種根據申請專利範圍第1項所述的倒角加工方法的硬質脆性板的倒角加工裝置，該倒角加工裝置具備：工作臺，所述工作臺以載置硬質脆性板的下表面的狀態支撐硬質脆性板的下表面；砂輪單元，所述砂輪單元配置於該工作臺的寬度方向兩側；以及進給裝置，所述進給裝置使該砂輪單元相對於所述工作臺在該工作臺的面內沿與所述寬度方向正交的方向相對移動，所述砂輪單元具備繞與要進 行倒角的硬質脆性板的棱線平行的上下砂輪軸旋轉的多個圓板砂輪，利用所述圓板砂輪的短圓錐狀或者短圓筒狀的周面來磨削硬質脆性板的板面與割斷面相交的棱線，其特徵在於，該倒角加工裝置包含有：一砂輪電動機，所述砂輪電動機驅動所述砂輪軸朝正向和反向旋轉；以及一升降支架，所述升降支架設定所述上下砂輪軸的間隔，所述上下的砂輪中的一方經由該升降支架裝配於砂輪座；所述砂輪單元具有繞各所述砂輪軸旋轉的三個以上的所述圓板砂輪，該三個以上的所述圓板砂輪使通過所述相對進給移動而第一個與被削去而成的面滑動摩擦的第一級圓板砂輪的直徑比第二級圓板砂輪的直徑小，並且使最後一個滑動摩擦的最終級圓板砂輪的直徑和最後一個的前一級圓板砂輪的直徑相同。