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1. WO2020110459 - PRESSURE MEASUREMENT MECHANISM AND BREAKING DEVICE PROVIDED WITH SAID PRESSURE MEASUREMENT MECHANISM

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明 細 書

発明の名称 圧力計測機構及び、その圧力計測機構を備えたブレイク装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011  

課題を解決するための手段

0012   0013   0014   0015  

発明の効果

0016  

図面の簡単な説明

0017  

発明を実施するための形態

0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074  

符号の説明

0075  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3A   3B   3C   4A   4B   5  

明 細 書

発明の名称 : 圧力計測機構及び、その圧力計測機構を備えたブレイク装置

技術分野

[0001]
 本発明は、スクライブラインに沿って基板をブレイクする際、ブレード部に備えられている刃を基板に押し当てたときに作用する反力に基づいて、基板のブレイク荷重を計測する技術に関する。

背景技術

[0002]
 従来より、例えば、脆性材料基板などの基板の分断には、その基板にスクライブライン(垂直クラック)を形成するスクライブ工程と、スクライブラインに沿って基板を分断するブレイク工程がある。そのうち、ブレイク工程ではブレイク装置が用いられている。
 ブレイク装置は、スクライブラインが形成されている面を下面として基板を配置し、その基板のスクライブラインと一致するようにブレード(刃)を配置し、そのスクライブラインの真上から基板の上面に対してブレードを押し付けて、スクライブラインの背面を押圧することにより、スクライブラインに沿って垂直の断面で基板を分断する。ブレイク装置に関する技術としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2014-139025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、スクライブラインに沿って基板をブレイクするに際しては、適切な荷重で基板が分断されていることを確認するため、ブレード部に備えられている刃を基板に押し当てたときに作用する反力に基づいて、基板に加わる荷重を計測している。
 基板に加わる荷重(ブレイク荷重)を計測する装置としては、例えば、図5に示すような従来のブレイク装置101に備えられた圧力計測機構112が挙げられる。
[0005]
 図5に示すように、具体的には、圧力計測機構112は、モータ105と移動手段(ボールねじ)106と案内手段(LMガイド)109からなる駆動部104と、駆動部104により、上下方向に移動する上部スライド部材114と、上部スライド部材114に連結され、計測部113(ロードセル)を保持し、ブレード部102が取り付けられている下部スライド部材115とを有している。ロードセル113は、計測する点が上部スライド部材114に接触した状態となっている。また、ロードセル113の状態を調整する圧縮調整部118が、上部スライド部材114に設けられている。
[0006]
 従来の圧力計測機構112は、荷重を直接計測する方式であり、ブレード部102の刃103を基板119に押し当てると、そのときに作用する反力が、ロードセル113にブレイク時の荷重が直接付与されるようになっている。
 すなわち、圧力計測機構112の配置については、駆動部104により上下方向に移動する部材を、上部スライド部材114と、ブレード部102を備える下部スライド部材115とに分けておき、ロードセル113を、上部スライド部材114にスキマゼロで接触するように配備する。
[0007]
 また、圧力計測機構112の計測方向としては、基板119をブレイクさせた時に、ロードセル113に対して荷重が加わる方向に取り付ける。すなわち、基板119のブレイク時に、ロードセル113が上部スライド部材114に押し付けられるように配置する。
 圧力計測機構112の初期設定としては、圧縮調整部118を調整することで、ロードセル113と上部スライド部材114との関係をスキマゼロとなるように調整する。あるいは、ロードセル113に若干の予備加圧を与えておく。
[0008]
 しかしながら、基板119のブレイク時においては、ブレード部102の刃103を基板119に押し当てたとき、刃103に異常な荷重が加わった場合(例えば、刃103と基板119との間に異物が噛み込まれて停止したり、何らかの理由で高荷重が加わった場合)、そのときに作用する反力が強くなり、下部スライド部材115に配備されたロードセル113が、上部スライド部材114に強く押しつけられることとなるので、ロードセル113に直接高い負荷が加わるため、圧壊する虞がある。
[0009]
 また、圧力計測機構112の問題点としては、上部スライド部材114とロードセル113においてスキマゼロを目的とするので、隙間の調整に相当数の工程数が必要となり、スキマゼロを実現するための精密機構が必要であると懸念される。
 さらには、ロードセル113に予備加圧を付与するようにしても、以下に示す課題が挙げられる。ロードセル113は、謂わば、バネ定数が大きいバネのようなものといえる。
[0010]
 ロードセル113に関し、圧力調整を高精度にすると共に、異常な荷重が加わった場合にも耐えられる機構が必要となる。
 ロードセル113の予備加圧が弱い場合、ロードセル113への負荷が完全に無く、上部スライド部材114に少し接触するだけの不安定な状態となる。また、その不安定な状態から再び負荷を受ける時に、ロードセル113が振動してしまう虞がある。
[0011]
 一方、ロードセル113の予備加圧を強くすると、ロードセル113の振動を排除することを期待することができる。しかし、ロードセル113の計測範囲は、狭いものとなってしまう。
 そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、基板のブレイク時の圧力計測において、刃に作用する反力を基にして基板に加わる圧力(荷重)を高精度に測定することができるとともに、ブレード部の刃を基板に押し当てたとき、刃に対して高荷重などの異常な荷重が加わった場合でも、そのときに刃に作用する反力を逃がす構成を備えることで、ロードセルに直接高い負荷が加わることを防いで、ロードセルの損傷を防止することができる圧力計測機構及び、その圧力計測機構を備えたブレイク装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012]
 上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
 本発明にかかる圧力計測機構は、先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、前記ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を前記基板に押し当てる駆動部と、を有するブレイク装置に備えられている圧力計測機構において、前記圧力計測機構は、前記駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、前記上部スライド部材の下方に配備され、前記ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、前記下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から前記下部スライド部材に押された状態とされていて、前記ブレード部の刃に対して前記基板から作用する反力を計測する計測部と、下部にて下方側から前記計測部を保持すると共に、上部が前記上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、前記上部スライド部材と前記下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれていることを特徴とする。
[0013]
 好ましくは、前記計測部は、圧縮状態の前記バネにより、予め荷重が加えられた状態とされていて、前記基板に押し当てたときに作用する前記ブレード部の刃の反力により、前記下部スライド部材が上方に移動することにより、前記計測部の荷重が減少する構成とされていて、前記計測部の荷重の減少量を、前記基板のブレイク荷重として計測するとよい。
[0014]
 好ましくは、前記バネは、圧縮調整部により圧縮状態が変更可能とされていて、前記圧縮調整部は、前記バネの上方であって、前記上部スライド部材と前記保持部材との間に設けられているとよい。
 好ましくは、前記駆動部の押下方向と、前記計測部の計測点と、前記バネの上下方向軸心と、前記圧縮調整部の配置と、前記ブレード部の押下方向が、上下方向において同一直線上に配置されているとよい。
[0015]
 本発明にかかる圧力計測機構を備えたブレイク装置は、先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、前記ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を前記基板に押し当てる駆動部と、前記ブレード部の刃に対して前記基板から作用する反力を計測する圧力計測機構と、を備えるブレイク装置において、前記圧力計測機構は、前記駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、前記上部スライド部材の下方に配備され、前記ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、前記下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から前記下部スライド部材に押された状態とされている計測部と、下部にて下方側から前記計測部を保持すると共に、上部が前記上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、前記上部スライド部材と前記下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれていることを特徴とする。

発明の効果

[0016]
 本発明のブレイク装置の圧力計測機構によれば、基板のブレイク時の圧力計測において、刃に作用する反力を基にして基板に加わる荷重を高精度に測定することができるとともに、ブレード部の刃を基板に押し当てたとき、刃に対して高荷重などの異常な荷重が加わった場合でも、そのときに刃に作用する反力を逃がす構成を備えることで、ロードセルに直接高い負荷が加わることを防いで、ロードセルの損傷を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0017]
[図1] 本発明の圧力計測機構の構成を模式的に示した図である。
[図2] 本発明の圧力計測機構を備えるブレイク装置の斜視図である。
[図3A] 本発明の圧力計測機構の正面図である。
[図3B] 本発明の圧力計測機構の側面図である。
[図3C] 本発明の圧力計測機構の平面図である。
[図4A] 本発明の圧力計測機構のA-A断面図(側方断面図)である。
[図4B] 本発明の圧力計測機構のB-B断面図(正面断面図)である。
[図5] 従来の圧力計測機構の構成を模式的に示した図である。

発明を実施するための形態

[0018]
 以下、本発明にかかる圧力計測機構12及び、その圧力計測機構12を備えたブレイク装置1の実施形態を、図を参照して説明する。
 なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
 また、図面に関して、見やすくするため、構成部品の一部を省略して描いている。
[0019]
 また、ブレイク装置1と圧力計測機構12などにおけるx軸、y軸、z軸等の方向については、図1~図5などに示す通りである。なお、x軸方向を「前後方向」と呼び、y軸を「左右方向(幅方向)」と呼び、z軸を「上下方向(縦方向)」と呼ぶこともある。
 また、x軸のプラス方向を「前方向」と呼び、x軸のマイナス方向を「後方向」と呼ぶこともある。y軸のプラス方向を「右方向」と呼び、y軸のマイナス方向を「左方向」と呼ぶこともある。z軸のプラス方向を「上方向」と呼び、z軸のマイナス方向を「下方向」と呼ぶこともある。
[0020]
 以降の説明においては、図面において示す方向を、本発明のブレイク装置1の圧力計測機構12を説明する際の方向とする。
 図1は、ブレイク装置1に備えられている圧力計測機構12の構成を模式的に示した図であり、基本的な技術思想を示す一例である。
 ブレイク装置1は、先端に備えられている刃3(ブレード)をスクライブラインに沿って押し当てることで基板19をブレイクするブレード部2と、ブレード部2を降下させて当該ブレード部2の刃3を基板19に押し当てる駆動部4と、刃3を押し当てて基板19を分断するときのブレイク荷重を計測する圧力計測機構12と、を有するものである。
[0021]
 駆動部4は、装置上部に設けられていて、駆動力を発生するモータ5と、ブレード部2等を上下方向に移動させる移動手段6と、ブレード部2等を上下方向に案内する案内手段9と、を有している。
 本実施形態においては、移動手段6としてはボールねじ6を採用しており、長尺のねじ軸7とそのねじ軸7に摺動自在に取り付けられているナット8とから構成されている。また、案内手段9としては、長尺のレール部材10と、そのレール部材10に沿って移動するスライダー11と、で構成されているLMガイド9を採用している。
[0022]
 本発明にかかる圧力計測機構12の構成について、図1を参照しながら詳説する。
 図1に示すように、紙面左右方向をx軸方向とし、紙面上下方向をz軸方向とする。なお、図1に示す各構成部材の形状については、模式的に示した一例であり、これらの形状に限定されない。
 圧力計測機構12は、ブレード部2に備えられている刃3を基板19(脆性材料基板など)に押し当てたときに作用する反力に基づいて、ブレイク時に基板19に加わる荷重(ブレイク荷重)を計測するものである。
[0023]
 図4A、図4Bに示すように、本発明の圧力計測機構12は、駆動部4により上下方向に移動する上部スライド部材14と、上部スライド部材14の下方に配備され、ブレード部2を上下方向に移動させる下部スライド部材15と、下部スライド部材15の下方に配備され且つ、上方から下部スライド部材15に押された状態とされていて、ブレード部2の刃3に対して基板19から作用する反力を計測する計測部13と、下部にて下方側から計測部13を保持すると共に、上部が上部スライド部材14に連結されている保持部材16と、を有している。
[0024]
 上部スライド部材14と下部スライド部材15の間には、バネ17(詳細は後述)が予め圧縮された状態となるように挟み込まれている。計測部13は、圧縮状態のバネ17により、予め荷重が加えられた状態(予備加圧)とされている。なお、本実施形態においては、計測部13にロードセルを採用している。
 本発明の圧力計測機構12は、基板19に押し当てたときに作用するブレード部2の刃3の反力により、下部スライド部材15が上方に移動することにより、計測部13の荷重が減少する構成とされていて、計測部13の荷重の減少量を、基板19のブレイク荷重として計測する。
[0025]
 バネ17は、バネ圧調整部18により圧縮状態が変更可能とされている。そのバネ圧調整部18は、バネ17の上方であって、上部スライド部材14と保持部材16との間に設けられている。
 好ましくは、ここで図3A~図3C、図4A、図4Bなどに示すように、駆動部4の押下方向と、計測部13の計測点13aと、バネ17の上下方向軸心と、バネ圧調整部18の配置と、ブレード部2の押下方向が、上下方向において同一直線上に配置されているとよい。
[0026]
 図1に示すように、本実施形態の上部スライド部材14は、上下方向(z軸方向)に長尺な板部材14aと、その板部材14aの下部から前方向(x軸のプラス方向)に突出して設けられている上板片14bと、を有している。つまり、上部スライド部材14は、前方向に突出したT字形状に形成された部材である。なお、上部スライド部材14は、L字形状であっても構わない。
[0027]
 上部スライド部材14の形状については、少なくとも、バネ17(詳細は後述)を下方向(z軸のマイナス方向)に向かって挟み込む部材14bを有していて、上下方向(z軸方向)に移動可能な構成であるとよい。
 板部材14aについて、前面(x軸のプラス方向の面)には、ボールねじ6のナット8が取り付けられている。一方で、板部材14aの後面(x軸のマイナス方向の面)には、LMガイド9のスライダー11(上部側)が取り付けられていて、上下方向(z軸方向)に移動可能となっている。すなわち、上部スライド部材14は、駆動部4に連結されている。
[0028]
 上板片14bについて、バネ17を圧縮状態で挟み込む部材となっている。上板片14bの下面(z軸のマイナス方向の面)は、バネ17と接している。一方で、上板片14bの上面(z軸のプラス方向の面)には、バネ圧調整部18(詳細は後述)が取り付けられている。この上部スライド部材14は、バネ圧調整部18を介して、保持部材16(詳細は後述)と連結されている。
[0029]
 上部スライド部材14の下方には、下部スライド部材15が配備されている。
 本実施形態の下部スライド部材15は、上下方向(z軸方向)に長尺な板部材15aと、その板部材15aの上部から前方向(x軸のプラス方向)に突出して設けられている下板片15bと、を有している。つまり、下部スライド部材15は、前方向に突出したL字形状に形成された部材である。
[0030]
 下部スライド部材15の形状については、少なくとも、バネ17を上方向(z軸のプラス方向)に向かって挟み込む部材15bを有しているとよい。また、下部スライド部材15は、上部スライド部材14に対して独立した状態で備えられていて、上下方向(z軸方向)に移動可能な構成であるとよい。下部スライド部材15と上部スライド部材14は、各スライダー11により上下方向に移動可能とされている。
[0031]
 板部材15aについて、後面(x軸のマイナス方向の面)には、LMガイド9(案内手段)のスライダー11(下部側)が取り付けられていて、上下方向(z軸方向)に移動可能となっている。板部材15aの下部には、先端に刃3(ブレード)を備えるブレード部2が取り付けられている。
 下板片15bは、上部スライド部材14に形成された上板片14bの下方に備えられている。この下板片15bは、バネ17を圧縮状態で挟み込み、そのバネ17の反発力でロードセル13(計測部13)を下方に押し付ける部材となっている。下板片15bの上面(z軸のプラス方向の面)は、圧縮状態のバネ17と接している。一方で、下板片15bの下面(z軸のマイナス方向の面)は、ロードセル13の計測点13aと接している。
[0032]
 下部スライド部材15の下板片15bと、上部スライド部材14の上板片14bは、上下方向(z軸方向)において、所定の間隔を空けて備えられている。
 ところで、本実施形態においては、ロードセル13は保持部材16に保持されている。
 本実施形態の保持部材16は、上下方向(z軸方向)に長尺な板部材16aと、その板部材16aの上部から後方向(x軸のマイナス方向)に突出して設けられている上部板片16bと、板部材16aの下部から後方向(x軸のマイナス方向)に突出して設けられている下部板片16cと、を有している。つまり、保持部材16は、板部材16aに、後方向に突出した上部板片16b、下部板片16cを二つ備えるコ字形状に形成された部材である。
[0033]
 板部材16aについて、上下方向(z軸方向)の長さが、下部スライド部材15の下板片15bと、上部スライド部材14の上板片14bにより形成される空間(間隔)の高さより長いものとなっている。
 上部板片16bは、上部スライド部材14に形成された上板片14bの上方に配備されている。上部板片16bの下面(z軸のマイナス方向の面)には、バネ圧調整部18が取り付けられている。すなわち、保持部材16は、バネ圧調整部18を介して、上部スライド部材14と連結されている。
[0034]
 一方、下部板片16cは、下部スライド部材15に形成された下板片15bの下方に配備されている。この下部板片16cには、ロードセル13が取り付けられている。ロードセル13は、計測点13aが上方向(z軸のプラス方向)を向くものとなっている。つまり、ロードセル13は、保持部材16の下部板片16cと、下部スライド部材15に形成された下板片15bとに挟まれるように、配備されている。
[0035]
 すなわち、保持部材16は、下部スライド部材15の下板片15bと、上部スライド部材14の上板片14bを、上方と下方から囲う部材であり、ロードセル13を下方から保持すると共に、ロードセル13の計測点13aを下部スライド部材15に接触させた状態とする。
 さて、上部スライド部材14と下部スライド部材15の間の空間には、付勢力付与のためのバネ17が組み込まれている。つまり、バネ17は、上部スライド部材14の上板片14bと、下部スライド部材15の下板片15bとに挟み込まれた状態で、設けられている。
[0036]
 圧縮状態のバネ17は、収縮の余力を残して組み込まれているものである。バネ17の収縮の余力を残しておくことは、異常動作時にロードセル13の破損防止のために必要である。なお、圧縮状態のバネ17は、剛体と見なすことができる。
 バネ17は、上部スライド部材14と下部スライド部材15に対して共に接しているので、上部スライド部材14が上下方向(z軸方向)に移動すると、下部スライド部材15も同時に移動させるようになっている。特に、各スライド部材14、15が下方向(z軸のマイナス方向)に移動した場合、バネ17は、上部スライド部材14と下部スライド部材15を連結した状態となる。
[0037]
 バネ17は、上板片14bと下板片15bに挟み込まれることにより、予め圧縮された状態となっている。バネ17は、反発力により、下部スライド部材15を押し下げて、ロードセル13に対して予備加圧を付与する状態となっている。
 なお、バネ17の構成(外径、線径、巻き数、長さ等)については、所定のものとされている。また、バネ17の個数については、図1では一つとしているが、二つ以上備えても構わない。また、バネ17の圧縮については、所定の圧力で圧縮されている。つまり、バネ17は、ロードセル13の計測可能範囲内であって、目的とする基板19のブレイク荷重を計測することができる範囲の構成であるとよい。
[0038]
 さて、上部スライド部材14と保持部材16の間には、圧縮調整部18が備えられている。本実施形態においては、圧縮調整部18として、バネ17の圧縮状態を変更するバネ圧調整部18を備えている。
 バネ圧調整部18は、例えば、回転させることで間隔を調整できるネジ18などが挙げられる。そのネジ18としては、細目ねじが好ましい。細目ねじは、安価に製造可能で剛性が高く、実操業中に装置に付与される振動に耐えられるものであるため、好ましい。
[0039]
 詳しくは、上部スライド部材14の上板片14bと、保持部材16の上部板片16bの間に形成されている空間に、ネジ18を組み込む。このネジ18は、上部スライド部材14と保持部材16を連結しているものである。
 ネジ18を、例えば締める方向に回転させると、空間が上下方向に狭くなるとした場合、上部スライド部材14が上方向(z軸のプラス方向)に動くので、バネ17の圧縮は弱くなる。一方、ネジ18を緩める方向に回転させると、空間が上下方向に広がって、上部スライド部材14が下方向(z軸のマイナス方向)に押されるので、バネ17の圧縮が強くなる。
[0040]
 すなわち、バネ圧調整部18は、上部スライド部材14と保持部材16との間に形成される上下方向の空間の大きさを変更することで、バネ17の圧縮状態(圧縮の強弱)を変更するものとなっている。
 まとめると、本発明の圧力計測機構12は、荷重が減算される方式を採用していて、予めロードセル13を圧縮しておき、負荷が減少した量を、基板19のブレイク荷重として計測している。
[0041]
 圧力計測機構12の配置については、駆動部4により上下方向に移動する部材を、上部スライド部材14と、ブレード部2を備える下部スライド部材15と、ロードセル13を保持する保持部材16とに分けておき、上部スライド部材14と下部スライド部材15との間に、ロードセル13の計測最大荷重のバネ17を圧縮して挟み込んでおく。バネ17の反発力により、ロードセル13に予備荷重を加えておく。
[0042]
 また、圧力計測機構12の計測方向としては、基板19をブレイクさせた時に、ロードセル13への荷重が減少する方向に取り付ける。圧力計測機構12の初期設定としては、予備加圧をロードセル13の最大計測荷重まで付与しておく。
 圧力計測機構12は、押下方向(z軸上)における主な構成として、上から順に、駆動部4(モータ5、ボールねじ6)、保持部材16、バネ圧調整部18、上部スライド部材14、バネ17、下部スライド部材15、計測部13(ロードセル)、保持部材16となっている。
[0043]
 上部スライド部材14と、下部スライド部材15と、保持部材16は、それぞれ独立した状態で備えられていて、上下方向に移動可能とされている。ただし、駆動部4に接続されている上部スライド部材14と、バネ圧調整部18を介して上部スライド部材14と連結されている保持部材16は、一つのユニットとなっている。
 下部スライド部材15について、下板片15bの上面(z軸のプラス方向の面)は、バネ17が載置された状態とされている。一方、下板片15bの下面(z軸のマイナス方向の面)は、ロードセル13の計測点13aと接触した状態とされている。つまり、下部スライド部材15は、バネ17を介して上部スライド部材14と繋がっていると共に、ロードセル13と接触している。
[0044]
 また、異常な荷重が加わった時においては、バネ17は予備加圧の設定まで剛体と見なされていて、それ以上の負荷が加わるとさらに圧縮されるので、予備加圧が減少することとなり、ロードセル13が保護される。
 ところで、ロードセル13には恒常的に負荷がかかり続けている。しかし、予備加圧と加工時の差分(荷重が減少した値)を計測値(ブレイク荷重)としているので、特に問題とはならない。すなわち、計測するごとに「ゼロ点調整」を行っていることになる。
[0045]
 本発明の圧力計測機構12は、毎回「ゼロ点調整」を行っているので、ロードセル13に予備加圧をする機構に、精密機構を備えることが不要となる。
 バネ17によりロードセル13が予備加圧されていて、そのロードセル13がブレード部2を備える下部スライド部材15と常時接触しているので、荷重の変動でバネ17が伸縮しても、振動することはない。本発明の圧力計測機構12は、ロードセル13の計測可能範囲の全範囲で、基板19のブレイク荷重を計測することができる。また、異常な荷重が加わったとしても、ロードセル13が損傷することはない。
[0046]
 ブレード部2の刃3を基板19に押し当てて、基板19を分断する際のブレイク装置1と、圧力計測機構12の動作については、以下の通りである。
 駆動部4のモータ5が出力する駆動力により、ボールねじ6のナット8がねじ軸7上を、下方向(z軸のマイナス方向)に移動すると、そのナット8の下降により、上部スライド部材14が下降する。上部スライド部材14の下降により、LMガイド9のスライダー11(上部側)は、レールに沿って下降する。バネ圧調整部18を介して上部スライド部材14に連結されている保持部材16も、下降する。保持部材16に保持されているロードセル13も、下降する。
[0047]
 ここで、下方向に移動するときにおいては、上部スライド部材14と下部スライド部材15は、剛体と見なされるバネ17により、一つのユニットとなっている。すなわち、上部スライド部材14と下部スライド部材15は、同時に下降するものとなっている。バネ17は、収縮の余力を残して圧縮されて組み込まれている。
 下部スライド部材15は、上部スライド部材14に押されるバネ17により下降する。下部スライド部材15の下降により、LMガイド9のスライダー11(下部側)は、レールに沿って下降する。下部スライド部材15の先端に設けられているブレード部2も下降する。
[0048]
 このとき、下部スライド部材15とロードセル13は、計測点13aにて接した状態となっている。ロードセル13は、下部スライド部材15と接触し、圧縮状態のバネ17により予め荷重が加えられた状態(予備加圧)を維持したまま下降する。
 ブレード部2の刃3が基板19に接触して、その基板19を押圧すると、ブレード部2の刃3に対して反力が生じる。刃3を基板19に押し当てたときに作用する反力により、下部スライド部材15が上方向(z軸のプラス方向)に移動する。下部スライド部材15が上昇すると、バネ17は収縮する。
[0049]
 一方で、このとき保持部材16に保持されているロードセル13は、ほぼ停止した状態となっている。つまり、下部スライド部材15は、保持部材16及び上部スライド部材14に対して、異なった動作(停止に対して上昇する動作)をすることとなる。
 下部スライド部材15が上昇するとバネ17が収縮するので、接触状態となっているロードセル13の計測点13aに対して、下部スライド部材15の押さえつけが弱まり、荷重が抜けることとなる。すなわち、下部スライド部材15による接触圧力が低下するので、ロードセル13への荷重(予備加圧)が減少することとなる。
[0050]
 ロードセル13は、ここでマイナスの荷重を検出する。検出されたロードセル13の荷重の減少量を、基板19のブレイク荷重として計測する。
 本発明は、基板19に押し当てたときに作用するブレード部2の刃3の反力によりバネ17が収縮して下部スライド部材15が上昇することにより、ロードセル13への予備荷重が低下する構成とされているので、何らかの理由で、高荷重などにより異常な反力が刃3に対して加わっても、ロードセル13には異常な反力が加わらないようになっている。それ故、異常な荷重による、ロードセル13の損傷を防止することができる。
[0051]
 さて、本発明の圧力計測機構12の概要を、図2~図4A、図4Bを参照しながら説明する。
 図2は、本発明の圧力計測機構12を備えるブレイク装置1の斜視図である。図3A~図3Cは、本発明の圧力計測機構12の正面図、側面図、平面図である。図4A、図4Bは、本発明の圧力計測機構12のA-A断面図(側方断面図)、B-B断面図(正面断面図)である。なお、図2~図4A、図4Bは、実際の装置に即した一例である。
[0052]
 図2~図4A、図4Bに示すように、駆動部4のモータ5は、ブレイク装置1の最上部に設けられていて、その回転軸5aは下方向(z軸のマイナス方向)を向いている。モータ5の回転軸5aは、カップリング20を介して、ボールねじ6のねじ軸7に接続されている。ねじ軸7は、軸心がz軸方向を向いて備えられている。ボールねじ6のナット8は、上部スライド部材14に取り付けられている。
[0053]
 上部スライド部材14は、圧力計測機構12の上部に備えられている。上部スライド部材14は、板部材14aがレールに沿って移動するスライダー11(上部側)に取り付けられている。
 図2~図4A、図4Bに示す実施の形態においては、上板片14bについて、上部に設けられているブロック体を含むものとしている。上板片14bは、前方向(x軸のプラス方向)に突出して形成されていて、ボールねじ6のナット8が取り付けられている。ナット8がねじ軸7上を移動すると、上部スライド部材14が上下方向(z軸方向)に移動し、スライダー11(上部側)もレールに沿って移動する。上板片14bの上面には、バネ圧調整部18(ネジ)が接触して備えられている。本実施形態においては、上板片14bの下側に、バネ17が左右方向(y軸方向)に二つ並んで備えられている。
[0054]
 下部スライド部材15は、上部スライド部材14の下方に備えられている。下部スライド部材15は、板部材15aがレールに沿って移動するスライダー11(下部側)に取り付けられている。板部材15aの下部には、先端に刃3を備えるブレード部2が取り付けられている。下板片15bは、前方向(x軸のプラス方向)に突出して形成されている。下板片15bの上側には、バネ17が左右方向(y軸方向)に二つ並んで備えられている。つまり、バネ17は、上部スライド部材14と下部スライド部材15に挟まれて、圧縮状態で組み込まれている。
[0055]
 保持部材16は、上部スライド部材14と下部スライド部材15の前側(x軸のプラス方向)に設けられている。保持部材16は、正面視で、四角形状の枠体とされている。保持部材16は、長尺のロッド部材16aと、そのロッド部材16aを連結する連結部材16b、16cとを有している。
 なお、図2~図4A、図4Bに示す実施の形態においては、ロッド部材16aについて、図1中の板部材16aに相当するものとする。また、連結部材16bについては、図1中の上部板片16bに相当するものとする。また、連結部材16cについては、図1中の下部板片16cに相当するものとする。
[0056]
 ロッド部材16aは、軸心が上下方向(z軸方向)を向き、左右方向(y軸方向)に所定の間隔を空けて、二本配備されている。連結部材16b、16cは、その二本のロッド部材16aの端部を、左右方向に掛け渡すように備えられ、二本のロッド部材16aを連結する。上部連結部材16bは、左右方向において、二本のロッド部材16aの上端部どうしを連結する。下部連結部材16cは、左右方向において、二本のロッド部材16aの下端部どうしを連結する。これにより、保持部材16は、正面視で、四角形状の枠体となる。
[0057]
 ところで、上部連結部材16bには、ネジ孔が形成されていて、そのネジ孔にバネ圧調整部18(ネジ)が挿入されている。バネ圧調整部18については、例えば、ネジ18を締め付ける方向に回転させると、保持部材16と上部スライド部材14との空間が上下方向に広がって、バネ17が押し付けられるので、バネ17の圧縮が強まる。一方、ネジ18を緩める方向に回転させると、保持部材16と上部スライド部材14との空間が上下方向に狭まって押し付けが低下するので、バネ17の圧縮が弱まる。
[0058]
 ロッド部材16aは、上部スライド部材14の上板片14bに設けられている貫通孔に挿入されている。また、ロッド部材16aは、バネ17内を通過するように備えられている。また、ロッド部材16aは、下部スライド部材15の下板片15bに設けられている貫通孔に挿入されている。ロッド部材16aは、下部スライド部材15に対して、上下方向(z軸方向)に摺動自在に備えられている。
[0059]
 下部連結部材16cには、ロードセル13(計測部)が載置されている。ロードセル13は、計測点13aが上方向(z軸のプラス方向)を向いている。ロードセル13の計測点13aは、下部スライド部材15の下板片15bに接触している。ロードセル13には、バネ17の反発力により下部スライド部材15に押し付けられることにより、予備加圧が加わっている。
[0060]
 駆動部4の押下方向と、ロードセル13の計測点13aと、バネ17の上下方向軸心と、バネ圧調整部18の配置と、ブレード部2の押下方向が、上下方向(z軸方向)において同一直線上に配置されている。
 ここで、本発明のブレイク装置1の圧力計測機構12の考え方について、述べることとする。
[0061]
 ブレード部2を備える下部スライド部材15と保持部材16の間に、スキマ=0となるように、ロードセル13を閉じ込める。ブレイクにより刃3に加わる負荷を、直接ロードセル13が検出するようにする。ただし、ロードセル13の負荷による変形については、無視できる量と見なしている。
 ロードセル13は、ひずみゲージが歪んで圧力を計測するので、完全な剛体はなく、謂わば、バネ定数の非常に大きいバネのようなものである。
[0062]
 さて、ロードセル13のスキマをゼロに調整するにあたっては、以下のようにした。
 例えば、ロードセル13の仕様書において、負荷1000Nで変化量0.06mm程度とされている場合、バネ定数に変換すれば16KN/mmとなる。
 スキマゼロとなるように、ロードセル13を備えるスペースを正確に作り込もうとすると、スキマの調整機構、精密且つ精度良く製作しなければならない。なお、従来の圧力計測機構112の圧縮調整部118では、4本のネジで微調整するようにしていた。従来では、精密リードネジが必要となる。
[0063]
 そこで、ロードセル13に予備加圧を与えることで、スキマを無くすこととする。
 測定値については、ロードセル13の予備加圧と、ブレイク時に出力された圧力の差として取得可能である。ただし、ロードセル13に対する予備加圧を十分に行っておく。
 ブレード部2は、刃3を保持するために相当な剛性が必要であるため、重量も十分に備わっているものである(約20kg)。
[0064]
 ブレイク時において、ブレイク装置1を上下方向に移動させたときの加速により、予備加圧の逆方向に力が加わって、ロードセル13とブレード部2を備える下部スライド部材15との間の圧力が完全に無くなる不安定な状態から、再び刃3を基板19に当てたときの衝撃や振動の発生を防ぐ。予備加圧を強くすると振動を防ぐことができるが、ブレイク荷重の計測範囲は狭くなる。
[0065]
 ロードセル13に対する予備加圧を十分に行えば、十分な重量を備えるブレード部2を上下方向に移動させても、振動することはない。なお、ロードセル13に対して最大計測荷重を常時加えておき、ブレイク時に発生する力を、ロードセル13への負荷を減少する方向にするとよい。
 なお、本実施形態においては、計測部13として、ロードセル13(ティアック株式会社製、型番:TU-PGRH-G)を採用している。
[0066]
 ロードセル13の使用方法としては、予め圧力を加えた状態にしておき、その状態から荷重が減少した時の圧力を計測する。なお参考として、例えば、ロードセル13に予備加圧として3000Nを加えてブレイク装置1にセットし、動作時にロードセル13の予備加圧から減少した圧力に基づいて、基板19に対するブレイク荷重を計測する。
 また、ロードセル13の予備加圧として、予め、例えば3000Nの圧力を加えておき、ブレイク時にロードセル13への負荷が減少する構成とする。ニュートラル状態での出力値と、実際にブレイクしたときの出力値との差分を、ブレイク時による負荷(ブレイク荷重)と計測する。
[0067]
 ブレード部2を保持する保持部材の下部16dの傾きの調整については、ブレード部2における刃3の取付部分を中央を回転基準23として、シーソー形状の状態とする。片側をバネ21で押し、反対側をブレード部平衡調整機構22(調整ネジあるいは偏芯ピン)で高さ調整するようにする。なお、バネ21の圧力は、10N~20N程度とする。
 図2~図4A、図4Bに示すように、圧力計測機構12について、駆動部4に接続される上部スライド部材14と、ブレード部2を備える下部スライド部材15と、ロードセル13を保持する保持部材16とに分けておき、上部スライド部材14と下部スライド部材15との間に、3000Nのバネ17を挟み込むことにより、ロードセル13に予備加圧を付与する。予めロードセル13に荷重を付与しておき、荷重が減少した量をブレイク荷重として計測する。
[0068]
 ここで一例として、バネ定数=60N/mmのバネ17を二本設置した場合、計測範囲の最大値である3000Nを得るためには、バネ17に対して25mm程度の圧縮が必要となる。この場合、バネ圧調整部18においては、精密リードネジを使用せずに、一般的な細目ねじで十分に取付調整可能となる。
 本発明の特徴としては、恒常的にロードセル13に荷重が加わった状態である。バネ圧以上の荷重が、ロードセル13に加わらない。すなわち、異常動作時に、ロードセル13を保護することができる。バネ圧調整部18(ネジ)を備えることにより、ロードセル13とその計測範囲を変更することができるが、その場合、ネジ18の変化をオフセット入力で対応する。
[0069]
 圧力計測機構12の検出精度に関しては、例えば、ロードセル13単体での期待精度±3Nとした場合、その装置にガイド摺動抵抗や、振動等のノイズ影響が加わることとなる。なお、計測分解能、表示している圧力の絶対精度については、約±10Nの絶対精度となると思われる。
 ブレード部2(刃3)、ロードセル13、予備圧を与えるバネ17、ボールねじ6などのすべてを、上下方向において一直線上に並べておく構成とすることで、各々の構造物へのモーメントの発生をなくし、LMガイド9の摺動抵抗や振動などのノイズを最小限に留めておく、すなわち圧力計測時におけるノイズを極力抑えることができるので、ブレード部2の圧力を正確に計測することができる。
[0070]
 ブレード部2のxy位置、高さ、ストローク等に関しては、所定のものとしている。LMガイド9、モータ5等についても、所定のものとしている。なお、装置の重量が減少した場合、それに対応してz軸モータのゲイン調整が必要となる。
 LMガイド9の構成に関しては、駆動部4とブレード部2に分けて、その間にロードセル13を備えている。なお、LMガイド9のサイズ、スライダー11の個数については、所定のものとしている。ブレード部2の剛性は、所定のものとしている。
[0071]
 保持部材の下部16dの傾き調整機構に関しては、上でも述べたが、回転基準23とブレード部平衡調整機構22(偏芯ピン)にて調整するようにしている。なお、本実施形態においては、調整量=±0.3mmとしている。
 以上、本発明のブレイク装置1の圧力計測機構12によれば、基板19のブレイク時の圧力計測において、当然ながら刃3に作用する反力を基にして基板19に加わる荷重を高精度に測定することができるとともに、ブレード部2の刃3を基板19に押し当てたとき、刃3に対して高荷重などの異常な荷重が加わった場合でも、そのときに刃3に作用する反力を逃がす構成を備えることで、ロードセル13に直接高い負荷が加わることを防いで、ロードセル13の損傷を防止することができる。また、適切な荷重で基板19が分断されていることを確認することができる。
[0072]
 以上まとめれば、本発明の圧力計測機構は、先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を基板に押し当てる駆動部と、を有するブレイク装置に備えられている圧力計測機構であり、この圧力計測機構は、駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、上部スライド部材の下方に配備され、ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から下部スライド部材に押された状態とされていて、ブレード部の刃に対して基板から作用する反力を計測する計測部と、下部にて下方側から計測部を保持すると共に、上部が上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、上部スライド部材と下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれているものとなっている。
[0073]
 また、本発明のブレイク装置は、先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を基板に押し当てる駆動部と、ブレード部の刃に対して基板から作用する反力を計測する圧力計測機構と、を備えるものであって、この圧力計測機構は、駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、上部スライド部材の下方に配備され、ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から下部スライド部材に押された状態とされている計測部と、下部にて下方側から計測部を保持すると共に、上部が上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、上部スライド部材と下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれている構成を有している。
[0074]
 なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
 特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

符号の説明

[0075]
 1 ブレイク装置
 2 ブレード部
 3 刃(ブレード)
 4 駆動部
 5 モータ
 5a 回転軸
 6 移動手段(ボールねじ)
 7 ねじ軸
 8 ナット
 9 案内手段(LMガイド)
 10 レール部材
 11 スライダー
 12 圧力計測機構
 13 計測部(ロードセル)
 13a 計測点
 14 上部スライド部材
 14a 板部材
 14b 上板片
 15 下部スライド部材
 15a 板部材
 15b 下板片
 16 保持部材
 16a 板部材(ロッド部材)
 16b 上部板片(上部連結部材)
 16c 下部板片(下部連結部材)
 16d 保持部材の下部
 17 バネ
 18 圧縮調整部(バネ圧調整部、ネジ)
 19 基板
 20 カップリング
 21 バネ
 22 ブレード部平衡調整機構
 23 回転基準
 101 ブレイク装置
 102 ブレード部
 103 刃(ブレード)
 104 駆動部
 105 モータ
 106 移動手段(ボールねじ)
 109 案内手段(LMガイド)
 112 圧力計測機構
 113 計測部(ロードセル)
 114 上部スライド部材
 115 下部スライド部材
 118 圧縮調整部
 119 基板

請求の範囲

[請求項1]
 先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、前記ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を前記基板に押し当てる駆動部と、を有するブレイク装置に備えられている圧力計測機構において、
 前記圧力計測機構は、
 前記駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、
 前記上部スライド部材の下方に配備され、前記ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、
 前記下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から前記下部スライド部材に押された状態とされていて、前記ブレード部の刃に対して前記基板から作用する反力を計測する計測部と、
 下部にて下方側から前記計測部を保持すると共に、上部が前記上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、
 前記上部スライド部材と前記下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれている
 ことを特徴とする圧力計測機構。
[請求項2]
 前記計測部は、圧縮状態の前記バネにより、予め荷重が加えられた状態とされていて、
 前記基板に押し当てたときに作用する前記ブレード部の刃の反力により、前記下部スライド部材が上方に移動することにより、前記計測部の荷重が減少する構成とされていて、
 前記計測部の荷重の減少量を、前記基板のブレイク荷重として計測する
 ことを特徴とする請求項1に記載の圧力計測機構。
[請求項3]
 前記バネは、圧縮調整部により圧縮状態が変更可能とされていて、
 前記圧縮調整部は、前記バネの上方であって、前記上部スライド部材と前記保持部材との間に設けられている
 ことを特徴とする請求項2に記載の圧力計測機構。
[請求項4]
 前記駆動部の押下方向と、前記計測部の計測点と、前記バネの上下方向軸心と、前記圧縮調整部の配置と、前記ブレード部の押下方向が、上下方向において同一直線上に配置されている
 ことを特徴とする請求項3に記載の圧力計測機構。
[請求項5]
 先端に備えられている刃をスクライブラインに沿って押し当てることで基板をブレイクするブレード部と、前記ブレード部を降下させて当該ブレード部の刃を前記基板に押し当てる駆動部と、前記ブレード部の刃に対して前記基板から作用する反力を計測する圧力計測機構と、を備えるブレイク装置において、
 前記圧力計測機構は、
 前記駆動部により上下方向に移動する上部スライド部材と、
 前記上部スライド部材の下方に配備され、前記ブレード部を上下方向に移動させる下部スライド部材と、
 前記下部スライド部材の下方に配備され且つ、上方から前記下部スライド部材に押された状態とされている計測部と、
 下部にて下方側から前記計測部を保持すると共に、上部が前記上部スライド部材に連結されている保持部材と、を有していて、
 前記上部スライド部材と前記下部スライド部材の間には、バネが予め圧縮された状態となるように挟み込まれている
 ことを特徴とする圧力計測機構を備えたブレイク装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 3C]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5]