JP2012024983A

JP2012024983A - 脆性材料の面取り方法とその装置

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Publication number: JP2012024983A
Application number: JP2010164076A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Koseki; 良治小関
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09
Also published as: KR20120018272A; CN102343631A; TW201210746A

Abstract

【解決手段】面取り装置１は、板状の脆性材料２における端面２Ａの面取りする面取り手段５とそれを移動させる移動手段６を備えている。
正方形の脆性材料２が吸着テーブル３上に搬入されると、移動手段６によってハウジング７が前進されて、その収容部７Ｂに脆性材料２の端面２Ａが挿入される。その状態で、負圧室７Ａに負圧が導入されるとともに電極１１Ａ，１１Ｂに電圧が印加されるので、それらの間にグロー放電が生じて、端面２Ａが加熱される。その状態において、ハウジング７は端面２Ａの長手方向に沿って移動されるので、端面２Ａの上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅの全域が溶融されて面取りされる。
【効果】従来と比較して簡略な構成の面取り装置１を提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は脆性材料の面取り方法とその装置に関し、より詳しくは、板状の脆性材料における縁部を面取りするようにした脆性材料の面取り方法とその装置に関する。

従来、例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板は、大寸法の平板ガラス母材を所要寸法の方形に割断して切り揃えるようになっており、このような脆性材料の割断装置として例えば特許文献１が知られている。こうした割断装置によって割断したガラス板は、その割断面の縁部には微小な傷等が生じるため、そうした傷の箇所からクラックが伸展する恐れがある。そこで、従来では、脆性材料を所要の形状に割断した後に、該脆性材料の割断面の縁部を面取りする装置が提案されている（例えば特許文献２〜特許文献４）。
特許文献２の面取り装置では、研磨機によって研磨液を供給しながらガラス基板の端面とその上下の縁部を研磨することで縁部の面取りを行っている。
特許文献３の面取り装置では、縦断面が四角形となる端面の各縁部に対して順次一辺ずつレーザビームを照射することで、４箇所の上下の縁部を溶融させて面取りするようになっている。
そして、特許文献４の面取り装置では、ガラス基板の端面に対して、その上下位置からアーク放電による熱エネルギを加えることで端面における上下の縁部を溶融して丸めて面取りするようになっている。

特開２００８−１１５０３１号公報特許第３０７４１４５号公報特許第３８２３１０８号公報特開２００９−２３４８５６号公報

ところで、上述した従来の面取り装置においては、次のような欠点が指摘されている。すなわち、特許文献２の装置においては研磨液を供給しながら端面とその縁部を研磨するので、研磨工程後に研磨液と研磨粉の洗浄工程や洗浄液の乾燥除去工程を設ける必要があり、製造ラインが長大化して設備コストが増大するという問題があった。
また、特許文献３の装置においては、処理対象となる各縁部に順次レーザビームを照射して面取りしているので、処理能力が遅いという問題点があり、しかも、レーザ発振器等を設けるための設備コストが大きいという問題点があった。
さらに、特許文献４の装置においては、アーク放電の際の熱エネルギが数千度にもなるが、処理対象となるガラスは一般的に７００度程度で溶融を開始する。そのため、特許文献４においては、アーク放電を用いてガラスを最適な溶融状態となるように加工条件を設定するのが難しいとういう問題点があった。しかも、アーク放電用の電極は消耗が激しいので電極の交換頻度が高くなり、したがって設備コストが大きいという問題点もあった。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、板状の脆性材料における端面をグロー放電による熱で加熱して、脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りするようにした脆性材料の面取り方法であって、
面取り対象となる脆性材料の端面をハウジングで覆った状態において、ハウジング内を負圧とするとともに該ハウジング内の一対の電極に電圧を印加して、該電極間にグロー放電を生じさせてハウジング内に位置する脆性材料の端面を加熱し、上記電極と脆性材料とを上記脆性材料の端面の長手方向に沿って相対移動させることにより、該脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りすることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載した本発明は、脆性材料の端面を覆うハウジングと、該ハウジング内に形成された負圧室と、該負圧室に負圧を導入する負圧源と、上記負圧室内に配置された一対の電極と、該一対の電極に電圧を印加する電源と、上記一対の電極と脆性材料とを相対移動させる移動手段とを備え、
上記脆性材料の端面を上記ハウジングにより覆い、面取り対象となる脆性材料の端面を負圧室内の一対の電極の間に位置させた状態で、上記ハウジングの負圧室を負圧とするとともに、上記電源から一対の電極に電圧を印加してそれら電極間にグロー放雷を生じさせ、該グロー放電による熱によって脆性材料の端面を加熱するとともに、上記移動手段によって上記一対の電極と脆性材料とを端面の長手方向に沿って相対移動させることにより、脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りすることを特徴とする脆性材料の面取り装置を提供するものである。

上述した構成によれば、従来と比較して簡略な構成で、処理効率の高い脆性材料の面取り方法とその装置を提供することができる。

本発明の一実施例を示す概略の平面図。図１の要部の右側面。図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う要部の拡大断面図。図３の要部の拡大図。図１に示した面取り装置の処理対象となる脆性材料の斜視図。図４に示した脆性材料の要部の縦断面図であり、図６（ａ）は面取り前を示し、図６（ｂ）は面取り後を示している。図１の要部を示す正面図。図７の平面図。図１に示す面取り装置によって脆性材料を面取りする際における脆性材料と各封止板との位置関係を示す図であり、図９（ａ）は面取り開始直前を示し、図９（ｂ）は面取り開始時を示し、図９（ｃ）は面取り作業中を示し、図９（ｄ）は面取り終了時を示している。

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は板状の脆性材料２における縁部を面取りする面取り装置である。
ここで先ず面取り装置１の処理対象となる脆性材料２について説明する。図５に示すように、面取り装置１の処理対象となる脆性材料２は所定厚さの正方形をした液晶ガラス板であり、該液晶ガラス板である脆性材料２は図示しない前工程のレーザ割断装置によって液晶ガラスの母材から所定寸法の正方形に割断されるようになっている。そのように前工程で正方形にレーザ割断された脆性材料２は、図示しないロボット又は作業者により面取り装置１の吸着テーブル３上に図１に矢印で表示した方向から搬入されるようになっている。
このように前工程でレーザ割断された脆性材料２は、その四辺となる端面２Ａがレーザ割断時の割断面となっている。そのため、脆性材料２は、その上面２Ｂと各端面２Ａと境界部である上縁部２Ｃの縦断面は直角となっており、また下面２Ｄと各端面２Ａとの境界部である下縁部２Ｅの縦断面が直角になっている（図６（ａ）参照）。さらに、脆性材料２の隅部２Ｆの角、つまり隣り合う両端面２Ａ、２Ａの境界部となる縦縁部２Ｇの水平断面は直角になっている。
そこで、本実施例の面取り装置１は、脆性材料２における１つの端面２Ａの縁部としての上縁部２Ｃ、下縁部部２Ｅおよび縦縁部２Ｇをグロー放電による熱で加熱・溶融することにより流動化したガラスが表面張力によって丸まることで面取りするようになっている（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）。図６（ａ）は面取り前の断面を示し、図６（ｂ）は面取り後の断面を示している。本実施例においては、処理対象となる脆性材料２の厚さは１mm程度を想定しており、さらに面取り装置１によって上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅおよび縦縁部２Ｇを半径１０〜５０μｍ程度に円弧状に面取りすることを想定している。

しかして、図１ないし図４において、本実施例の面取り装置１は、上記脆性材料２を吸着して水平に支持する正方形の吸着テーブル３と、この吸着テーブル３の四辺３Ａに沿ってその隣接外方位置に配置された合計4本の支持ベース４Ａ〜４Ｄと、各支持ベース４Ａ〜４Ｄ上に配置されて、脆性材料２を加熱させて上縁部２Ｃ等を面取りする４台の面取り手段５と、各面取り手段５毎に設けられてそれらを脆性材料２の各端面２Ａの長手方向に沿って移動させる移動手段６と、上記各面取り手段５のハウジング７内に負圧を導入する負圧源８と、各面取り手段５のハウジング７内に配置された上下一対の電極１１Ａ、１１Ｂに電圧を印加する交流電源１２と、さらに、上記面取り手段５、移動手段６、負圧源８および交流電源１２の作動を制御する制御装置１３とを備えている。

吸着テーブル３はテーブルベース１４上に水平に配置されており、吸着テーブル３における平行な２辺は水平面のＸ方向と平行になっており、他方、吸着テーブル３における残りの平行な２辺は上記Ｘ方向と直交するＹ方向と平行になっている。吸着テーブル３の隣接外方位置の支持ベース４Ａ，４ＣはＸ方向と平行に配置されており、残りの支持ベース４Ｂ、４ＤはＹ方向と平行に配置されている。
吸着テーブル３の内部には図示しない負圧通路が形成されており、該負圧通路は先端側が複数に分岐されてから該分岐された先端部は吸着テーブル３の上面に開口されている。吸着テーブル３の上面に正方形の脆性材料２が搬入されると負圧源８から図示しない導管を介して吸着テーブル３の負圧通路に負圧が導入されるので、脆性材料２は負圧によって吸着テーブル３の上面に吸着保持されるようになっている。本実施例では、脆性材料２の平行な２つの端面２Ａ、２ＡがＸ方向と平行になり、残りの２つの端面２Ａ、２ＡがＹ方向と平行となるように吸着テーブル３上に脆性材料２が水平状態で位置決めされて支持されるようになっている。
図１から図３に示すように、吸着テーブル３上に吸着保持された脆性材料２は、吸着テーブル３の面積よりも大きいので、脆性材料２の四辺である各端面２Ａとそれらの隣接内方部分は、吸着テーブル３の四辺３Ａよりも外方へ突出した状態となる。本実施例では、そのように吸着テーブル３の外方へ突出した状態の脆性材料２の各端面２Ａとそこに隣接する上面２Ｂと下面２Ｄを各面取り手段５のハウジング７で覆った状態で両電極１１Ａ、１１Ｂ間にグロー放電を生じさせて端面２Ａを加熱し、かつ各面取り手段５を各移動手段６により同期して各端面２Ａの長手方向に沿って移動させるようになっている。それによって各端面２Ａの上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅの長手方向全域と縦縁部２Ｇをグロー放電の熱によって加熱・溶融させて断面半円状に面取りするようになっている。

本実施例の面取り手段５は、前述した従来のアーク放電によるものとは異なり、それと比較して低温のグロー放電によって各端面２Ａを加熱・溶融させて面取りすることが特徴である。
すなわち、図３ないし図４に示すように、面取り手段５は、ブロック状に形成されて移動手段６によって水平面のＸＹ方向及び鉛直方向に移動されるハウジング７と、このハウジング７内の負圧室７Ａ内に配置された上下一対の電極１１Ａ，１１Ｂとを備えている。
ハウジング７における吸着テーブル３と対向する側壁７Ｃおよびそこに隣接する両隣の側壁（面取り対象となる脆性材料２の端面２Ａの長手方向と直交する側壁）にわたって、高さ方向中央に同じ奥行きで水平な収容部７Ｂが形成されている。収容部７Ｂは、上記側壁７Ｃの両隣となる側壁にも開口しており、かつ、ハウジング７内の真空室７Ａと連続するように形成されている。収容部７Ｂの上下方向寸法（上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂの間隔）は、脆性材料２の厚さよりも少し大きな寸法に設定されている。そのため、ハウジング７の側壁７Ｃとその両隣の側壁の側方から上記収容部７Ｂ内に脆性材料２の端面２Ａとそこに隣接する上面２Ｂと下面２Ｄを水平方向から挿入し、あるいは水平方向に抜き取ることができるようになっている。そして、脆性材料２の端面２Ａが切欠き部内７Ｂ内に挿入された際には、端面２Ａは負圧室７Ａ内の上下の電極１１Ａ，１１Ｂの間に位置するようになっており、その状態で両電極１１Ａ，１１Ｂに電圧が印加されることで、端面２Ａがグロー放電による熱で加熱されるようになっている（図４参照）。

ハウジング７における側壁７Ｃに近い位置には、収容部７Ｂの上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂに開口する鉛直方向の第１負圧通路１５が形成されており、また、ハウジング７における上記第１負圧通路１５と負圧室７Ａとの中間の位置にも、収容部７Ｂの上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂに開口する第２負圧通路１６が形成されている。第１負圧通路１５および第２負圧通路１６は導管１７を介して上記負圧源８に接続されている。
図４に示すように、脆性材料２の端面２Ａが収容部７Ｂ内に側方から挿入されて負圧室７Ａ内に位置した状態では、脆性材料２の上面２Ｂおよび下面２Ｄは、収容部７Ｂの上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂに近接するようになっている。その状態で、導管１７に設けられた図示しない電磁開閉弁が制御装置１３の指令により開放されると、導管１７と両負圧通路１５，１６および収容部７Ｂの上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂと脆性材料２の上面２Ｂと下面２Ｄとの隙間を介して負圧室７Ａに負圧が導入されるようになっている。これにより、本実施例では、負圧室７Ａ内を１０ｔｏｒｒ程度に減圧するようになっている。

第１負圧通路１５の先端開口部と負圧室７との間に位置する上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂには、側壁７Ｃと平行な複数の溝からなるラビリンス７Ｂｃが形成されている。このラビリンス７Ｂｃは、前述したように両負圧通路１５，１６を介して負圧室７Ａに負圧を導入する際に、負圧室７Ａ内の負圧が収容部７Ｂを介してハウジング７の外部へ漏れるのを抑制する機能を備えている。
また、第１負圧通路１５の隣接位置から側壁７Ｃにわたる収容部７Ｂの上下の壁面７Ｂａ、７Ｂｂは、それらの間隔が徐々に広がる間隔拡大部７Ｂｄとして形成されている（図４参照）。
ここで、図４に示すように、収容部７Ｂ内に脆性材料２が挿入された状態で、上記両負圧通路１５、１６から負圧室７Ａに負圧を導入し、面取りを行っている際に、何らかの原因によって、例えば脆性材料２がハウジング７に対して相対的に上方へ位置がずれる場合がある。この場合、脆性材料２の端面２Ａの上縁部２Ｃが電極１１Ａに接近し、下縁部２Ｅが電極１１Ｂと離隔するので、面取り状態が上縁部２Ｃと下縁部２Ｅとで異なることになり、好ましくない。
しかし、上記間隔拡大部７Ｂｄを設けることにより、この間隔拡大部７Ｂｄからハウジング７の内部に向かって外気が導入されることで、脆性材料２の上面２Ｂと上方の間隔拡大部７Ｂｄとの間の空間部が相対的に陽圧となり、他方、脆性材料２の下面２Ｄと下方の間隔拡大部７Ｂｄとの間の空間部が相対的に陰圧となる。その結果、上記両空間部の圧力差を無くするように脆性材料２およびハウジング７を移動させる外力が生じるので.上記両空間部の鉛直方向長さが等しくなるようにすることができる。つまり、面取り中に、脆性材料２とハウジング７との相対位置が多少上下にずれたとしても、上記間隔拡大部７Ｂｄの作用によって、脆性材料２を収容部７Ｂの鉛直方向の略中間に位置させることができ、その結果、安定した面取り加工ができるという効果が得られる。換言すれば、脆性材料２とハウジング７との相対位置が多少上下にずれていても、上記間隔拡大部７Ｂｄの作用により位置ずれを補正するので、後述するＺ軸テーブル３３による面取り加工を行う際のハウジング７の収容部７Ｂの高さの設定は、該収容部７Ｂの鉛直方向の略中間位置となるように脆性材料２を位置させれば良い。

ハウジング７の負圧室７Ａは、ハウジング７内部に側壁７Ｃと平行に設けられており、この負圧室７Ａにおける側壁７Ｃと平行な長手方向中央位置に上下の電極１１Ａ、１１Ｂが対向させて設けられている。そして、上記側壁７Ｃの両隣の側壁にわたって設けられる収容部７Ｂはこの負圧室７Ａと連通するように設けられているので、脆性材料２の端面２Ａは、収容部７Ｂ内に挿入された状態で上記電極１１Ａと１１Ｂとの間に位置することができるようになつている。
各電極１１Ａ，１１Ｂはローラ状に形成されており、その軸部に円柱状の軸部材２１Ａ，２１Ｂの一端が嵌着されている。また、ハウジング７には負圧室７Ａから背面の側壁７Ｄまで貫通する上下一対の段付貫通孔７Ｅ，７Ｅが水平方向に穿設されている。そして、これら段付貫通孔７Ｅ，７Ｅにブッシュ２２，２２を介して上記軸部材２１Ａ，２１Ｂが気密を保持して回転自在に軸支されている。これにより、両電極１１Ａ，１１Ｂは軸心を水平に維持された状態で、かつ上下位置で対向して負圧室７Ａ内に回転可能に支持されている。両電極１１Ａ，１１Ｂおよび軸部材２１，２１は導電体からなり、軸部材２１Ａ，２１Ｂに設けられたスリップリング２３Ａ，２３Ｂと、それに接触するブラシ２４Ａ，２４Ｂおよび電線２５Ａ、２５Ｂとおよび図示しないコンデンサを介して上記交流電源１２に電気的に接続されている。なお、この図示しないコンデンサには、上記電極１１Ａ、１１Ｂに１×１０^―５ないし１×１０^−２Ａ程度の電流が流れるような静電容量のものを用いる。このように電極１１Ａ、１１Ｂに供給する電流を制限することで、両電極１１Ａ、１１Ｂ間に生じるグロー放電をいわゆる正規グロー放電とし、アーク放電への移行を防止して、安定的な熱エネルギーを供給して面取り作業を行うことができるようになっている。
負圧室７Ａ内に負圧源８から負圧が導入されている状態で、制御装置１３からの指令により交流電源１２から図示しないコンデンサを介して両電極１１Ａ，１１Ｂに電圧が印加されると、両電極１１Ａ，１１Ｂ間にグロー放電が生じるようになっている。両電極１１Ａ，１１Ｂにわたって生じるグロー放電の温度は約７００℃〜８００℃程度になり、そのグロー放電による熱エネルギーにより端面２Ａが加熱されて、上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅおよび縦縁部２Ｇを溶融させるようになっている。

さらに、ハウジング７には、上記負圧室７Ａから連続させて背面の側壁７Ｄに開口する大径孔７Ｆが穿設されており、その大径孔７Ｆの側壁７Ｄ側の開口部は透明なガラス板２６によって気密を保持して閉鎖されている。この大径孔７Ｆの内部空間は負圧室７Ａの一部を構成している。
前述したように上記一対の電極１１Ａ、１１Ｂに電圧を印加した際に、両者間にグロー放電が生じているか否かを透明なガラス板２６を介してハウジング７の外部から作業者が観察できるようになっている。また、作業者は、観察窓としての上記ガラス板２６を介して両方の電極１１Ａ，１１Ｂの放電箇所の消耗状況を観察できるようになっている。作業者が両電極１１Ａ，１１Ｂの放電箇所の消耗が激しいと判断した際には、上記両軸部材２１Ａ，２１Ｂを介して両電極１１Ａ，１１Ｂを所要回転角度だけ回転させるようにしている。それにより、両電極１１Ａ，１１Ｂにおける未使用箇所が相互に対向する放電箇所に位置するようになっている。
面取り手段５は以上のように構成されており、面取り装置１が備える４台の面取り手段５は全て同様に構成されており、制御装置１３は４台の面取り手段５および移動６を同期して作動させるようになっている。

次に、面取り手段５を脆性材料２の端面２Ａに沿って移動させる移動手段６について説明する。各面取り手段５毎に配置された４台の移動手段６の構成は、同じ構成となっているので、支持ベース４Ａ上の移動手段６について説明する。図２ないし図３に示すように、移動手段６は、支持ベース４Ａ上に一対のＸ方向レール２７，２７を介して支持されたＸ軸テーブル２８と、Ｘ軸テーブル２８上に一対のＹ方向レール３１，３１を介して支持されたＹ軸テーブル３２と、Ｙ軸テーブル３２上に支持されるとともに上記面取り手段５を支持したＺ軸テーブル３３とを備えている。
Ｘ方向レール２７、２７は支持ベース４Ａ上にＸ方向に配置されており、Ｘ軸テーブル２８の一対のスライダ２８Ａ，２８ＡがＸ方向レール２７，２７に摺動自在に係合されている。両レール２７，２７間の支持ベース４Ａ上には図示しないＸ軸ボールねじとそれを正逆に回転させるＸ軸モータが配置される一方、Ｘ軸テーブル２８の底面には上記Ｘ軸ボールねじと螺合するナット部材が固定されている。これにより、制御装置１３がＸ軸モータを正逆に回転させると、Ｘ軸テーブル２８およびそれに支持された面取り手段５がＸ方向に、すなわち、吸着テーブル３上の脆性材料２の一辺（端面２Ａの長手方向）に沿って移動できるようになっている。

次に、Ｙ方向レール３１、３１はＸ軸テーブル２８上にＹ方向に配置されており、Ｙ軸テーブル３２の左右一対のスライダ３２Ａ，３２ＡがＹ方向レール３１，３１に摺動自在に係合されている。両レール３１，３１間のＸ軸テーブル２８上には図示しないＹ軸ボールねじとそれを正逆に回転させるＹ軸モータが配置される一方、Ｙ軸テーブル３２の底面には上記Ｙ軸ボールねじと螺合するナット部材が固定されている。そのため、制御装置１３がＹ軸モータを正逆に回転させると、Ｙ軸テーブル２８およびそれに支持された面取り手段５がＹ方向に、すなわち、吸着テーブル３上の脆性材料２と近接または離隔する方向に移動できるようになっている。
次に、Ｚ軸テーブル３３は昇降アクチュエータ３３Ａにより所要量だけ昇降されるようになっており、制御装置１３が昇降アクチュエータ３３Ａを作動させることで、Ｚ軸テーブル３３とそれに支持された面取り手段５を所要量だけ昇降させることができるようになっている。
移動手段６は以上のように構成されており、制御装置１３が所要時に上記移動手段６の上記Ｘ軸モータ、上記Ｙ軸モータを所要量だけ正逆に回転させるとともに昇降アクチュエータ３３Ａを所要量だけ昇降させることにより、面取り手段５が支持フレーム４Ａ上でＸＹ方向に移動されるとともに所要量だけ昇降されるようになっている。なお、上述した移動手段６の構成そのものは従来公知である。

本実施例においては、吸着テーブル３上に脆性材料２が搬入される前の段階において、図９（ａ）に示すように、各面取り手段５は脆性材料２と干渉しない吸着テーブル３の外方位置であって、各端面２Ａの長手方向の延長線上となる所定高さ位置に停止している。つまり、その後、搬入される脆性材料２の隅部２Ｆの隣接外方位置に面取り手段５が移動手段６によって事前に停止されている。この停止位置が各面取り手段５の待機状態となっている。このように各面取り手段５が待機状態にある時には、その後に吸着テーブル３上に搬入される脆性材料２の各端面２Ａの長手方向の延長上に面取り手段５の負圧室７Ａが位置するとともに、各端面２Ａおよびその隣接箇所と同じ高さに、各面取り手段５の収容部７Ｂが位置するようになっている。

この各面取り手段５の待機状態において、吸着テーブル３上に脆性材料２が搬入されると、制御装置１３は各移動手段６を介して面取り手段５を脆性材料２の四辺である各端面２Ａの長手方向に移動させるので、同じ高さで平行移動される各面取り手段５の収容部７Ｂに対して相対的に脆性材料２が挿入されるようになっている（図４、図９（ａ）、図９（ｂ）参照）。その後から面取り手段５のハウジング７に負圧が導入されて、その後、両電極１１Ａ，１１Ｂに電圧が印加されて面取りが開始されることになる。

ところで、面取り手段５の上下の電極１１Ａ，１１Ｂは、負圧室７Ａの長手方向中央部に配置されており、上記待機状態においては、電極１１Ａ．１１Ｂの前後となる負圧室７Ａおよび収容部７Ｂには何も挿入されていないので、それらの箇所は水平方向の空間部となっている。そのため、この待機状態において、両負圧通路１５、１６から収容部７Ｂ内と負圧室７Ａに負圧が導入されると、収容部７Ｂと負圧室７Ａを介して負圧漏れが激しくなる。この問題は、面取り手段５を端面２Ａに沿って平行移動させて面取りを開始してから面取り終了直前の端面２Ａの他端（隅部２Ｆ）の位置においても同様である。
そこで、本実施例においては、各面取り手段５が待機状態から面取り開始に移行する際（作業開始直前）と、面取り作業が進んで端面２Ａの末端の隣接位置まで面取り手段５の両電極１１Ａ，１１Ｂが移動された際（作業終了直前）に、正方形をした一対の第１封止板４１Ａと第２封止板４１Ｂを用いてハウジング７の収容部７Ｂおよび負圧室７Ａからの負圧漏れを抑制するようにしている。

すなわち、本実施例の面取り装置１は、図７ないし図８に示すように、吸着テーブル３に搬入される脆性材料２の各隅部２Ｆの隣接外方位置に、各１対の第１封止板４１Ａと第２封止板４１Ｂとを備えている。第１封止板４１Ａは、面取り開始直前にハウジング７の収容部７Ｂ内に挿入され、第２封止板４１Ｂは、面取り終了直前にハウジング７の収容部７Ｂ内に挿入されるようになっている。
吸着テーブル３の隅部におけるＸ方向の側壁３Ｂには、外方に向けて２段式エアシリンダ４２が配置されるとともに、そのピストンの先端に回転アクチュエータ４３を介して第１封止板４１Ａが揺動可能に取り付けられている。また、吸着テーブル３の隅部におけるＹ方向の側壁３Ｃにも外方に向けて２段式エアシリンダ４２が配置されるとともに、そのピストンの先端に回転アクチュエータ４３を介して第２封止板４１Ｂが揺動可能に取り付けられている。
吸着テーブル３の各隅部に配置された各１対の第１封止板４１Ａ，第２封止板４１Ｂ用の２段式エアシリンダ４２と回転アクチュエータ４３は、制御装置１３によって所要時に交互に作動されるようになっている。
つまり、非作動状態における第１封止板４１Ａ及び第２封止板４１Ｂは、鉛直下方を向けて下降端まで下降した後退端位置に停止している。非作動状態の第１封止板４１Ａを図７に想像線で示すように、この非作動状態では、各封止板４１Ａ，４１Ｂは、吸着テーブル３の上面よりも下方側に支持されている。

これに対して、吸着テーブル３上に脆性材料２が搬入されてから面取り開始直前に制御装置１３によって第１封止板４１Ａ用の２段式エアシリンダ４２と回転式アクチュエータ４３が作動されると、第１封止板４１Ａは図７に実線で示すように、前進端位置まで前進されるとともに脆性材料２と同じ高さで水平に支持される。このように、前進端位置まで第１封止板４１Ａが前進されると、該第１封止板４１Ａは吸着テーブル３上の脆性材料２の端面２Ａと面取り手段５の収容部７Ｂとの間に、それらと同じ高さで支持されるようになっている（図９（ａ）参照）。
また、面取り作業の開始後、ハウジング７が隅部２Ｆの縦縁部２Ｇを通過した後は、制御装置１３が第１封止板４１Ａの２段式エアシリンダ４２と回転式アクチュエータ４３の作動を停止させ、第１封止板４１Ａを前進端位置から元の後退端位置まで後退させる。他方、面取りが開始された後に端面２Ａの長手方向の半分程度作業が進行した際には、制御装置１３が各第２封止板４１Ｂ用の２段式エアシリンダ４２と回転式アクチュエータ４３を作動させるので、第２封止板４１Ｂは前進端位置まで前進されるとともに水平に支持される。これにより第２封止板４１Ｂは吸着テーブル３上の脆性材料２における隅部２Ｆと同じ高さで、その隣接外方位置に連続するように支持されるようになっている（図９（ｃ）参照）。

以上のように構成された面取り装置１の作動を説明する。
先ず、吸着テーブル３に脆性材料２が搬入される前の段階において、制御装置１３は４台の移動手段６を介して各面取り手段５を待機状態に位置させる。前述したように、この待機状態では、各面取り手段５は、その後に搬入される脆性材料２と同じ高さで、隅部２Ｆの隣接外方となる位置に停止している（図９（ａ）参照）。この時には面取り手段５の負圧室７Ａには負圧導入されておらず、電極１１Ａ，１１Ｂには電圧は印加されていない。さらに、この段階では吸着テーブル３の四隅の各封止板４１Ａ，４１Ｂは作動されておらず後退端位置に停止している。

この状態において、前工程で正方形にレーザ割断された板状の脆性材料２が吸着テーブル３上にロボットによって搬入されて支持される。この搬入時においては、４組の各封止板４１Ａ，４１Ｂは吸着テーブル３の上面よりも下方となる後退端位置に後退しているので、各封止板４１Ａ，４１Ｂが脆性材料２と干渉することはない。また、この搬入時に、脆性材料２は、その４辺のうちの２辺がＸ方向と平行になり、残り２辺がＹ方向と平行になるように吸着テーブル３上に位置決めされる。その後、吸着テーブル３の負圧通路に負圧源８から負圧が導入されるので、脆性材料２は前述したように位置決めされた状態で吸着テーブル３に吸着保持される。
この後、制御装置１３は、吸着テーブル３の四隅における第１封止板４１用の２段式エアシリンダ４２および回転アクチュエータ４３を作動させるので、吸着テーブル３の四隅における各第１封止板４１が前進端位置まで前進される（図２、図９（ａ）参照）。
これにより、４枚の第１封止板４１Ａは脆性材料２の各端面２Ａと待機状態の面取り手段５との間に水平に支持される。なお、この時には各第２封止板４１Ｂは後退端位置に停止したままである。

この後、制御装置１３は、各移動手段６により各面取り手段５を予め実験で求めた所定移動速度により縦縁部２Ｇ・端面２Ａに向けて同期して移動させるとともに、負圧源８から面取り手段６の負圧室７Ａに負圧を導入させる（図９（ａ）参照）。
これにより、先ず移動される各面取り手段５におけるハウジング７の収容部７Ｂと負圧室７Ａ内に第１封止板４１Ａが相対的に挿入され、次に、脆性材料２の縦縁部２Ｇとそれに続く端面２Ａが収容部７Ｂと負圧室７Ａ内に相対的に挿入される（図３、図４参照）。このように、待機状態から移動された際のハウジング７の収容部７Ｂ内には第１封止板４１Ａが挿入されるので、収容部７Ｂからの負圧が漏れ量が最小限に抑制されるようになっている。
このように移動手段６により面取り手段５を移動させた直後に制御装置１３は交流電源１２から図示しないコンデンサを介して各面取り手段５の電極１１Ａ，１１Ｂに電圧を印加する。これにより、負圧室７Ａ内の両電極１１Ａ，１１Ｂ間にグロー放電が生じ、そのグロー放電状態における電極１１Ａ、１１Ｂは移動手段６により移動されつつ脆性材料２の隅部２Ｆの縦縁部２Ｇを通過して端面２Ａに沿って移動される。これによりグロー放電の熱によって縦縁部２Ｇが加熱・溶融され、ついでその隣接位置の端面２Ａの上縁部２Ｃ，下縁部２Ｅが加熱・溶融されて、それらの箇所が断面半円状に面取りされる。このようにして面取りが開始される。なお、ハウジング７が隅部２Ｆの縦縁部２Ｇを通過した時点で、制御装置１３は、第１封止板４１Ａ用の第２エアシリンダ４２と回転アクチュエータ４３の作動を停止させるので、第１封止板４１Ａは元の後退端位置に復帰する。
そして、負圧室７Ａ内の電極１１Ａ，１１Ｂ間にグロー放電が生じている状態において、移動手段６により各面取り手段５が脆性材料２の各端面２Ａの長手方向に沿って移動されるので、ハウジング７の収容部７Ｂと負圧室７Ａに覆われてきた位置の端面２Ａの上縁部２Ｃと下縁部２Ｅが面取りされる（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）。

そして、各端面２Ａに沿って面取り手段５が継続して移動されて端面２Ａの中央を過ぎる位置まで移動した時点で、制御装置１３は、第２封止板４１Ｂ用の第２エアシリンダ４２と回転アクチュエータ４３を作動させる。これにより、図９（ｃ）に示すように、脆性材料２の各端面２Ａの隣接外方位置にそれと連続する前進端位置に第２封止板４１Ｂが水平に支持されるようになっている。
この後、端面２Ａの長手方向の残りの箇所に沿って面取り手段５は移動手段６により移動されるとともに、両電極１１Ａ，１１Ｂから継続してグロー放電が生じるので、脆性材料２における４箇所の端面２Ａの上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅの全域および縦縁部２Ｇがグロー放電の熱によって加熱・溶融されて面取りされるようになっている（図９（ｄ）参照）。
そして、面取り手段５による面取り作業の最後においては、脆性材料２の隅部２Ｆの隣接位置に第２封止板４１Ｂが支持されているので、移動手段６によって移動される面取り手段５は、その収容部７Ｂに第２封止板４１Ｂが挿入される。それにより、面取り作業の最後において、面取り手段５の収容部７Ｂを介して負圧室７Ａの負圧が漏れるのを抑制できるようになっている。
このように、本実施例では、脆性材料２の四辺である各端面２Ａ毎に面取り手段５が配置されており、各面取り手段５は各移動手段６によって同期して各端面２Ａに沿って所定速度で移動されるとともに、その移動に伴って各端面２Ａの上縁部２Ｃ、下縁部２Ｅおよび縦縁部２Ｇを同期して加熱・溶融させて半円状に面取りするようになっている。

なお、このような面取り作業中において、面取り手段５においてグロー放電が生じているか否かに関しては、現場の作業者がガラス板２６越しに観察できるようになっている。また、面取り作業を繰り返すうちに、電極１１Ａ，１１Ｂの放電箇所の状況も現場の作業者がガラス板２６越しに観察できるようになっており、放電箇所の損傷が激しいと作業者が判断した場合には、ハウジング７の外部に突出した軸部材２１Ａ，２１Ｂの端部を所要量だけ回転させて両電極１１Ａ，１１Ｂの未使用の箇所を対向させるようにしている。
このように、本実施例においては、面取り開始直前に各第１封止板４１Ａを前進端位置に位置させる一方、開始直後に各第１封止板４１Ａを後退端位置まで後退させるとともに、面取り作業半ばの時点で各第２封止板４１Ｂを前進端位置に位置させるようになっている。そのように各封止板４１Ａ，４１Ｂの停止位置を切り換えることにより、各面取り手段５における収容部７Ｂおよび負圧室７Ａから負圧が漏れるのを最小限度に抑制できるようになっている。
以上のようにして、面取り装置１によって脆性材料２の所要箇所の面取り作業が終了すると、制御装置１３は、第２封止板４１Ｂ用の２段式シリンダ４２等を介して元の後退端位置まで後退させる。つまり、これにより、各封止板４１Ａ，４１Ｂは後退端位置に位置する。
この後、吸着テーブル３への負圧の導入が停止されると、上述した搬入時と同様に図示しないロボットによって吸着テーブル３上から面取り後の脆性材料２が搬出される。その際には、各封止板４１Ａ，４１Ｂは後退端位置に位置しているので、搬出される脆性材料２と各封止板４１Ａ，４１Ｂとが干渉することはない。

以上のように、本実施例の面取り装置１および面取り方法によれば、レーザ割断後の脆性材料２に対して簡略な構成により縁部としての上縁部２Ｃ，下縁部２Ｅおよび縦縁部２Ｇの面取りを行うことができる。そのため、本実施例によれば、面取り装置１の設備コストを従来のアーク放電を用いたものよりも減少させることができる。また、本実施例は、グロー放電による熱エネルギにより脆性材料２の面取りを行うようにしているので、つまり、液晶ガラスである脆性材料２の溶融開始温度付近で脆性材料２を加熱・溶融させて所要箇所の面取りを行うことができる。また、本実施例においては、グロー放電を利用することにより、脆性材料２の溶融温度の設定を容易に行うことが可能となり、面取りの対象箇所となる上縁部２Ｃ等が不必要に溶融するのを防止することができる。しかも、本実施例によれば、正方形の脆性材料２における４箇所の端面２Ａを同期して面取りすることができるので、極めて高効率な面取り処理を行うことができる。
さらに、各封止板４１Ａ，４１Ｂを用いてハウジング７の負圧室７Ａの減圧環境を維持することができ、それによって面取り作業工程の全体に亘って安定したグロー放電による熱エネルギの供給が可能となり、したがって、面取り精度を安定させることができる。しかも、グロー放電による面取りを行うことで、面取り対象となる上縁部２Ｃ，下縁部２Ｅおよび縦縁部２Ｇが過熱されすぎることを防止して、好適な溶融温度により溶融されて面取りされる。その結果、本実施例によれば、半径１０μｍ〜５０μｍ程度の半円状に面取りを行うことができる。しかも、このような半径５０μｍ程度の寸法で面取りすることにより、面取り対象となる箇所（上縁部２Ｃ，下縁部２Ｅ）の残留応力は非常に小さな値となる。そのため、面取り対象となった箇所からクラックが生じる事を良好に抑制することができる。

なお、上記第１の実施例では、方形の脆性材料２の四辺に対応させて合計４つの面取り手段５を設けているが、第２の実施例としては、面取り手段５を１つだけ設けるようにしても良い。具体的には、一つの面取り手段５を配置した加工位置を設定するとともに、上記吸着テーブル３を９０度毎に回転させる回転機構を設けて、先ず上記加工位置において脆性材料２における一-辺の端面２Ａの面取り作業を行う。その後、両封止板４１Ａ、４１Ｂが後退端位置にある状態で、吸着テーブル３を上記回転機構により９０度回転させてから、隣接位置の一辺の端面２Ａを上記加工位置に位置させ、該加工位置に位置した端面２Ａに対して面取り手段５によって面取り作業をする。以下同様にして、上記回転機構により吸着テーブル３を９０度ずつ回転させて順次残りの２つの端面２Ａを上記加工位置に位置させてから面取り手段５によって面取りすれば良い。
また、上記:第１の実施例では、脆性材料２の一辺の端面２Ａの一部を収容部７Ｂで覆ってそこを面取り対象として、ハウジング７の電極１１Ａ、１１Ｂを端面２Ａの長手方向に沿って相対移動させているが、第３の実施例として次のような構成を採用しても良い。すなわち、ハウジング７によって、面取り対象となる脆性材料２の一辺の端面２Ａの全域を覆うように構成し、ハウジング７内の負圧室７Ａの内部において、電極１１Ａ、１１Ｂ自体を端面２Ａの長手方向に沿って移動させるようにしても良い。この場合、面取り手段５と脆性材料２とを接近・離隔する接近離隔機構により脆性材料２をハウジング７へ挿入・離脱させることとなる。この第３の実施例においては、隣接する面取り手段５が干渉しないようにする必要があるため、上記第１の実施例のように四辺に対応する数の面取り手段５を設ける場合は、対向する２辺の端面２Ａについて面取りを行った後に、他の２辺について面取りを行うようにする。また、上記第２の実施例のように単一の面取り手段５によって面取りを行う場合は、同様に吸着テーブル３に上述した回転機構を設ける必要がある。
さらに、上記各実施例では、吸着テーブル３に方形の脆性材料２を水平に載置して面取り作業を行うようにしているが、第４の実施例として、吸着テープル３により脆性材料２を直立させて保持するようにして面取り作葉をするようにしても良い。なお、この第４の実施例においても、上記第１の実施例のように方形の脆性材料２の四辺に対応する数の面取り手段５を設けたり、上記第２の実施例のように一つの面取り手段５によって全ての辺を面取りするようにしても良く、これらの場合においても、上述した接近離隔機構や、吸着テープル３の回転機構を適宜組み合わせるようにすれば良い。

さらに、上述した各実施例は、正方形にレーザ割断された脆性材料２の面取りを行う場合について説明しているが、長方形の脆性材料２の面取りにも本実施例の面取り装置１を適用することができる。さらに、円板状にレーザ割断された脆性材料２の外周面の上下の縁部に対しても面取り装置１によっで面取りを行うことができ、その場合には上記各封止板４１Ａ，４１Ｂは必要ではなく、それらを省略することができる。また、上記実施例における各封止板４１Ａ，４１Ｂは必ずしも必要ではなく、それらは省略しても良い。

１‥面取り装置２‥脆性材料
２Ａ‥端面２Ｃ‥上縁部（縁部）
２Ｅ‥下縁部（縁部）５‥面取り手段
６‥移動手段７‥ハウジング
７Ａ‥負圧室７Ｂ‥切欠き部
８‥負圧源１１Ａ、１１Ｂ‥電極

Claims

板状の脆性材料における端面をグロー放電による熱で加熱して、脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りするようにした脆性材料の面取り方法であって、
面取り対象となる脆性材料の端面をハウジングで覆った状態において、ハウジング内を負圧とするとともに該ハウジング内の一対の電極に電圧を印加して、該電極間にグロー放電を生じさせてハウジング内に位置する脆性材料の端面を加熱し、上記電極と脆性材料とを上記脆性材料の端面の長手方向に沿って相対移動させることにより、該脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りすることを特徴とする脆性材料の面取り方法。
脆性材料の端面を覆うハウジングと、該ハウジング内に形成された負圧室と、該負圧室に負圧を導入する負圧源と、上記負圧室内に配置された一対の電極と、該一対の電極に電圧を印加する電源と、上記一対の電極と脆性材料とを相対移動させる移動手段とを備え、
上記脆性材料の端面を上記ハウジングにより覆い、面取り対象となる脆性材料の端面を負圧室内の一対の電極の間に位置させた状態で、上記ハウジングの負圧室を負圧とするとともに、上記電源から一対の電極に電圧を印加してそれら電極間にグロー放雷を生じさせ、該グロー放電による熱によって脆性材料の端面を加熱するとともに、上記移動手段によって上記一対の電極と脆性材料とを端面の長手方向に沿って相対移動させることにより、脆性材料の端面の縁部を加熱・溶融させて面取りすることを特徴とする脆性材料の面取り装置。
上記脆性材料は方形のガラス板であって、該ガラス板の四辺の内の一辺の端面を面取り対象とし、上記ハウジングは、上記面取り対象となる端面の一部を収容するとともに上記負圧室と連通する収容部を備え、上記移動手段は、上記ハウジングを移動させることにより上記一対の電極と脆性材料とを端面の長手方向に沿って相対移動させ、かつ、上記ハウジングの収容部に上記ガラス板の一辺の隅部が挿入される際および収容部から隅部が離脱する際には、上記脆性材料と略同等の厚さを有し、上記面取り対象となる上記ガラス板の一辺の隅部に隣接配置される封止板をハウジングの収容部内に挿入させて、該ハウジング内の負圧室の負圧漏れを抑制することを特徴とする請求項２に記載の面取り装置。