專利名稱：劃線頭和劃線設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在襯底上形成劃線的劃線頭和包括該劃線頭的劃線設備。
背景技術：
例如，當玻璃襯底(包括易碎材料)被切割成期望的尺寸時，刀輪的刃口以預定的力壓到該易碎材料的表面上并在該玻璃襯底的表面上移動。因而，形成了一個劃線(在下文中稱作“劃線步驟”)。此后，將預定的力沿該劃線施加到玻璃襯底上(在下文中稱作“切斷步驟”)。因而，該玻璃襯底沿著該劃線被切開。
圖7示出傳統的劃線設備10結構的一個示例。該劃線設備10執行劃線步驟。
劃線設備10包括工作臺11、第一導軌12A、第二導軌12B和滾珠絲相13。
工作臺11構造成可在水平面內轉動。一個真空吸附裝置(未示出)設置在工作臺11內。該真空吸附裝置將安裝在工作臺11上的襯底G(例如包括玻璃的易碎材料)固定到工作臺11上。第一導軌12A和第二導軌12B支撐工作臺11，從而使得工作臺11可沿Y方向移動。第一導軌12A和第二導軌12B設置成彼此平行。滾珠絲杠13沿著第一導軌12A和第二導軌12B移動工作臺11。
劃線設備10還包括第一支柱19A、第二支柱19B、導桿14、滑動單元15和第一馬達16。
第一支柱19A和第二支柱19B豎直地設置在劃線設備10的基座上，第一導軌12A和第二導軌12B設置在所述兩個支柱之間。導桿14沿X方向設置在工作臺11上方并構建在第一支柱19A和第二支柱19B之間。滑動單元15設置在導桿14上從而可以滑動。第一馬達16滑動該滑動單元15。
劃線設備10還包括劃線頭9、用于上下移動該劃線頭9的第二馬達17、第一CCD照相機18A和第二CCD照相機18B。在劃線步驟中，第二馬達17將劃線頭9保持在預定的高度上。第一CCD照相機18A和第二CCD照相機18B設置在導桿14上方并檢測形成于襯底G上的對齊標記。
劃線頭9設置在滑動單元15內。劃線頭9包括有刀輪29。
劃線頭9將刀輪29壓到襯底G的表面上。當馬達16滑動所述的滑動單元15時，劃線頭9沿導桿14移動。因而，在刀輪29被壓到襯底G的表面上的同時，刀輪29在襯底G的表面上移動，從而在襯底G的表面上形成劃線。
國際公開文獻No.WO 03/011777小冊子(參考文獻1)公開了一種劃線頭。該劃線頭包括伺服馬達和刀輪29。該劃線頭構造成使得伺服馬達的轉軸的扭矩直接地傳遞到刀輪29或者通過由齒輪傳遞到刀輪29，并且刀輪29被壓到襯底G的表面上。由于刀輪29例如通過伺服馬達以預定的力壓到襯底G上，與刀輪29通過氣缸以預定的力壓到襯底G上的情形相比，可獲得對襯底G反作用力的變化的極好的瞬時跟隨能力，以及獲得對反作用力的大小的極好的控制能力和響應度。
圖8示出了傳統的劃線頭9的結構的一個示例。劃線頭9是參考文獻1中所公開的劃線頭。劃線頭9構造成將伺服馬達的轉軸的扭矩直接傳遞到刀輪29。
劃線頭9包括伺服馬達402、保持器保持件404、由保持器保持件404保持的刃口保持器28和刀輪29，該刀輪29可繞插入到該刃口保持器28下端的銷轉動。
劃線頭9的伺服馬達402例如通過滑動單元15保持(參見圖7)。當伺服馬達402的轉軸402A轉動時，刀輪29通過保持器保持件404和刃口保持器28而上下運動。由于這種結構，伺服馬達402產生使得轉軸402A順時針轉動的扭矩(參見圖8)，并將刀輪29壓到易碎材料襯底上。
圖9示出了傳統劃線頭400的另一示例的結構。圖9(a)示出了劃線頭400的側視圖。圖9(b)示出了劃線頭400的相關部件的正視圖。劃線頭400是參考文獻1中所公開的劃線頭。在圖9中，與圖8所示相同的部件標有相同的附圖標記，并且將省略對其的描述。
劃線頭400包括第一側壁401A、第二側壁401B、上下倒轉地固定在第一側壁401A和第二側壁401B之間的伺服馬達402、L形保持器保持件404、心軸403和劃線形成機構21，該心軸403設置在第一側壁401A和第二側壁401B的底部，用于支撐保持器保持件404，從而使得保持器保持件404是可以轉動的。劃線形成機構21包括轉軸27、刃口保持器28和刀輪29。刃口保持器28固定到轉軸27并由該保持器保持件404保持，從而可通過轉軸27轉動。
第一錐齒輪405A牢固地固定到伺服馬達402的輸出軸。第二錐齒輪405B牢固地固定到心軸403。第一錐齒輪405A和第二錐齒輪405B設置成彼此接合。從而，當伺服馬達402沿正向或反向轉動時，保持器保持件404繞心軸403轉動，并且劃線形成機構201分別地上下運動。由于這種結構，伺服馬達402產生沿一個扭矩，使得心軸403順時針地轉動(參見圖9(b))，并將刀輪29壓到易碎材料襯底上。
此外，日本公開文獻No.2001-206727(參考文獻2)公開了作為傳統劃線頭的另一示例的劃線頭A。與劃線頭400類似，該劃線頭A將伺服馬達的動力通過齒輪(具體地為齒條和齒輪)傳遞到刀輪。
參考文獻1國際文獻No.WO 03/011777小冊子
參考文獻2日本公開文獻No.2001-206727
發明內容
一般地，襯底G的表面不是完全平坦的表面。在整個襯底G上襯底G具有起伏，此外，襯底G自身的厚度也有輕微的差異。此外，當刀輪29被按壓到襯底G中約數微米到數十微米的量時，形成一條劃線。從而，看起來襯底G是高精度地平坦地形成。然而，襯底G具有數微米量級的急劇的起伏。因而，為了在襯底G上執行劃線操作，同時保持預定的刃口載荷，伺服馬達402必須隨著襯底G主平面的起伏變化而上下移動刀輪29。
包括在劃線頭9中的保持器保持件404繞轉軸402A轉動。從而，由于襯底G主平面的起伏，保持器保持件404相對于襯底G主平面的角度變化。因此，垂直于襯底G主平面的刀輪29的刃口載荷不會線性地響應伺服馬達402的扭矩。因而，即使伺服馬達402的扭矩保持為預定值，垂直于襯底G主平面的刀輪29的刃口載荷由于保持器保持件404的角度變化而變化。
為了解決該問題，考慮通過檢測保持器保持件404相對于襯底G主平面的角度而調整伺服馬達402的扭矩。然而，用于調整扭矩的計算控制過程變得復雜，同時出現時滯，其中該時滯是從檢測到軸承殼25的角度的時刻到調整扭矩的變化實際施加到伺服馬達402上的時刻之間所流逝的時間。因此，響應于襯底G的起伏而保持刃口載荷恒定是困難的。
包括在齒輪型劃線頭(劃線頭400和劃線頭A)中的齒輪型動力傳遞裝置(例如第一錐齒輪405A和第二錐齒輪405B中的至少一個)具有齒隙(彼此相鄰的切割面之間的間隙)以確保平滑運行。因而，當伺服馬達402不能隨著刀輪29上下運動時，存在刃口載荷瞬時并劇烈地變化的情形。即使伺服馬達402是恒定的并且被電氣地調整，在改善跟隨能力以響應襯底G主平面的起伏方面還是存在有局限性。而且，考慮時間和成本，調整伺服馬達402而使得伺服馬達402具有最優的電氣控制特性是不切實際的。
此外，在齒輪形動力轉動裝置中，扭矩從伺服馬達402傳遞到刀輪29并轉換為載荷的效率(正效率)和來自刀輪29的扭矩變化傳遞到伺服馬達402的傳動效率(負效率)并不總是相同的。因此，伺服馬達402對刃口載荷增加的響應度變得不足。具體地，當刃口載荷由于襯底G主平面的起伏等而增加時，如下操作難以實現使得伺服馬達402的輸出軸沿一個與載荷方向相反的方向被推回以保持預定扭矩、同時確保伺服馬達402極好的精確度和響應度。因而，超出預定刃口載荷的過多的載荷施加到襯底G的主平面。因而，存在有在形成于襯底G上的劃線附近出現缺陷(例如裂痕和碎屑)的危險。
此外，在刀輪29的側部，劃線頭9需要用于伺服馬達402的占據空間。從而，在劃線步驟中當多個劃線頭垂直于運動方向而成一直線地設置、并且劃線頭9用于多元劃線設備以同時形成多條彼此平行的劃線時，難以縮短刀輪29之間的間隔距離。因而，極大地限制了同時形成的各個劃線之間的最小間隔。
本發明考慮上述問題而做出。本發明的目的是提供一種劃線頭，其能夠保持住將劃線形成裝置(例如刀輪)按壓到襯底上載荷、使之非常精確，并且在劃線步驟中從劃線頭的運動方向觀察使其結構是緊湊的；和一種包括該劃線頭的劃線設備。
根據本發明的劃線頭包括構造成在襯底上形成劃線的劃線形成裝置；和用于移動該劃線形成裝置而使得該劃線形成裝置以恒定大小的力按壓該襯底的運動裝置，其中該運動裝置包括繞轉軸轉動的轉動裝置，該轉軸的軸心設置成與該劃線形成裝置運動的預定方向對齊；和動力傳遞裝置，用于在動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力而使得劃線形成裝置響應于該轉動裝置的轉動而在沿著轉軸的軸心的直線上運動，該動力傳遞裝置設置成沿著預定方向，從而實現上述目的。
根據本發明的劃線頭和劃線設備，轉動裝置、動力傳遞裝置和劃線形成裝置沿著劃線形成裝置的運動方向成一直線地設置。因而，轉動裝置和動力傳遞裝置都不設置在劃線形成裝置的側步。因而，可省略劃線形成裝置側部的空間。
當動力傳遞裝置持續地在動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力時，該劃線形成裝置可在襯底上形成劃線。
如上所述，該劃線形成裝置可在襯底上形成劃線而無需中斷動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間的動力傳遞。因而，該劃線形成裝置可一直壓住襯底G。
動力傳遞裝置可構造成使得從動力傳遞裝置傳遞到劃線形成裝置的力的傳遞效率和從劃線形成裝置傳遞到動力傳遞裝置的力的傳遞效率大致相同。
動力傳遞裝置可有效地將從劃線形成裝置所接收到的力的變化轉換成轉動方向、并將其傳遞給轉動裝置。此外，動力傳遞裝置可有效地將從轉動裝置所接收到的力的變化轉換成直線方向、并將其傳遞給劃線形成裝置。因而，劃線形成裝置能以恒定大小的力有效地壓住襯底。
動力傳遞裝置可包括相對于沿著動力傳遞裝置轉動方向的轉軸的周向傾斜大致45度的面。動力傳遞裝置可最有效地將從劃線形成裝置所接收到的力的變化轉換成轉動方向、并將其傳遞給轉動裝置。此外，動力傳遞裝置可最有效地將從轉動裝置所接收到的力的變化轉換成直線方向、并將其傳遞給劃線形成裝置。因而，劃線形成裝置能以恒定大小的力有效地壓住襯底。
動力傳遞裝置可包括圓柱形凸輪。
動力傳遞裝置可包括滾珠絲杠。
襯底可為以下種類的襯底玻璃板、玻璃襯底、石英板、石英襯底、藍寶石板、藍寶石襯底、半導體晶片、陶瓷板、陶瓷襯底、太陽能電池襯底、液晶顯示器面板、有機EL面板、無機EL面板、透射投影儀襯底和反射投影儀襯底。
根據本發明的劃線設備包括至少一個如上所述的劃線頭；和用于在一表面上移動該劃線頭的第一移動裝置，該表面大致與所述襯底平行，使得該劃線形成裝置在該襯底上形成劃線，從而實現上述目的。
在根據本發明的劃線設備中，設置有根據本發明的劃線頭。從而，轉動裝置、動力傳遞裝置和劃線形成裝置沿著劃線形成裝置的運動方向成一直線地設置。因此，動力傳遞裝置不設置在劃線形成裝置的側步。因而，能夠省略劃線形成裝置側部的空間。
上述至少一個劃線頭的至少兩個劃線頭設置為與劃線方向大致平行。
在根據本發明的劃線設備中，設置有根據本發明的劃線頭，該劃線頭僅需要很少附接空間。從而，與設置傳統的劃線頭所需的空間相比，多個劃線頭能夠設置為占有更少量的空間。
此外，由于根據本發明的至少兩個劃線頭大致垂直于劃線方向而設置，其數目與多個劃線頭的數目相對應的劃線以緊密的間距形成。因而，能夠同時從一個襯底上切割多個單元襯底，從而提高生產效率。
根據本發明的劃線頭和劃線設備，轉動裝置、動力傳遞裝置和劃線形成裝置沿著劃線形成裝置的運動方向成一直線地設置。因而，轉動裝置和動力傳遞裝置都不設置在劃線形成裝置的側部。因而，能夠省略劃線形成裝置側部的空間。
圖1是一個示意圖，示出了根據本發明一個實施方式的劃線設備100的結構的示例。
圖2是一個示意圖，示出了根據本發明實施方式的圓柱凸輪型劃線設備700的結構。
圖3是一個示意圖，示出了包括在劃線頭700中的劃線形成機構510的結構。
圖4是一個示意圖，示出了用于控制根據本發明實施方式的劃線頭700控制處理過程。
圖5是一個示意圖，示出了滾珠絲杠513的結構。
圖6是一個示意圖，示出了劃線設備800的結構，該劃線設備800是劃線設備的另一個示例。
圖7是一個示意圖，示出了傳統劃線設備10的結構的一個示例。
圖8是一個示意圖，示出了傳統劃線頭9的結構的一個示例。
圖9是一個示意圖，示出了劃線頭400的結構，該劃線頭400是傳統劃線頭的另一示例。
26 軸承 27 轉軸 28 保持器 29 刀輪 501 側壁 502 伺服馬達 503 圓柱凸輪 504 保持器保持件 505 彈性件 506 凸輪從動件 507 線性軸承 510 劃線形成機構 700 圓柱凸輪型劃線頭
具體實施例方式 在下文中，將參照附圖來描述本發明的實施方式。
1.劃線設備 圖1示出了根據本發明實施方式的劃線設備100的結構的示例。該劃線設備100包括工作臺111、第一導軌112A、第二導軌112B和滾珠絲杠113。
工作臺111構造成可在水平面內轉動。在工作臺111中設置有真空吸附裝置(未示出)。該真空吸附裝置將安裝到工作臺111上的襯底G(例如包括玻璃板的易碎襯底)固定到工作臺111上。第一導軌112A和第二導軌112B支撐工作臺111，使得工作臺111可沿Y方向移動。第一導軌112A和第二導軌112B彼此平行地設置。滾珠絲杠113沿第一導軌112A和第二導軌112B移動工作臺111。
劃線設備100還包括第一支柱119A、第二支柱119B、導桿114、滑動單元115和第一馬達116。
劃線設備100還包括劃線頭700、用于上下移動劃線頭700的第二馬達117、第一CCD照相機118A、第二CCD照相機118B。劃線頭700設置在滑動單元115內。在劃線步驟之前和之后，第二馬達117上下移動劃線頭700。在劃線步驟中，第二馬達將劃線頭700固定在預定高度上并保持住其位置。第一CCD照相機11gA和第二CCD照相機118B設置在導桿114上方并檢測形成在襯底G上的對齊標記。
第一支柱119A和第二支柱119B豎直地設置在劃線設備100的基座上，第一導軌112A和第二導軌112B設置在所述兩個支柱之間。導桿114沿X方向設置在工作臺111上方并構建在第一支柱119A和第二支柱119B之間。滑動單元115設置在導桿114上從而可以滑動。第一馬達116沿著導桿114滑動該滑動單元115。
劃線頭700將刀輪29壓到襯底G的表面上。當馬達116滑動該滑動單元115時，劃線頭700沿著導桿114移動。因而，當刀輪29被壓到襯底G的表面上的同時，該刀輪29在襯底G的表面上運動。因而，在襯底G的表面上形成劃線。
該結構可制造成省略第二馬達117，其中在劃線步驟之前和之后，通過操作劃線頭700而使得劃線頭形成裝置29上下移動。稍后將描述劃線頭700。
2.劃線頭 圖2示出了根據本發明實施方式的劃線頭700的結構。圖3示出包括在劃線頭700中的劃線形成機構510的結構。在下文中，將參照圖2和圖3來描述根據本發明實施方式的劃線頭700的結構。
圓柱凸輪型劃線頭700包括側壁501、伺服馬達502、圓柱凸輪503、凸輪從動件506、保持器保持件504、彈性件505、線性軸承507和劃線形成機構510。伺服馬達502倒轉地固定到側壁501。圓柱凸輪503連接到伺服馬達502的輸出軸。凸輪從動件506接觸到包括在圓柱凸輪503中的凸輪面532。保持器保持件504軸向地支撐凸輪從動件506，使得凸輪從動件506可以轉動。彈性件505沿著朝向圓柱凸輪503的方向激勵保持器保持件504。線性軸承507固定到側壁501并以如下方式接合到保持器保持件504使得線性軸承507可上下移動保持器保持件504。劃線形成機構510和凸輪從動件506通過保持器保持件504或類似構造整體地上下移動，并將從凸輪503和襯底G施加的沿上下方向的外力分別傳遞到襯底G和凸輪503。
劃線形成機構510包括附接到保持器保持件504的軸承26、由軸承26軸向地支撐而可以轉動的轉軸27、可繞轉軸27轉動的保持器28、和可繞一個插入到保持器28下端的銷轉動的劃線形成裝置29(參見圖3)。劃線形成裝置29包括例如刀輪。
在下文中，將再次參照圖2詳細地描述包括在劃線頭700中的多個部件。
伺服馬達502通過圓柱凸輪503激勵凸輪從動件506，使得劃線形成裝置29以預定載荷按壓襯底G。為了便于描述本發明實施方式中的伺服馬達502的操作，伺服馬達502將凸輪從動件506向下移動的轉軸轉動方向是正向的，而伺服馬達502將凸輪從動件506向上移動的轉軸轉動方向是負向的。在正向和負向中，轉軸的轉動操作分別稱作“正轉動”和“負轉動”。
伺服馬達502設置為使得伺服馬達502的轉軸軸心沿著保持器保持件504上下移動的方向。
圓柱凸輪503連接到伺服馬達502的輸出軸并設置在伺服馬達502和保持器保持件504之間。圓柱凸輪503在圓柱凸輪503和劃線形成裝置29之間傳遞動力，使得劃線形成裝置29根據伺服馬達502的轉動而在沿轉軸軸心的直線上移動。具體地，圓柱凸輪503的凸輪面532相對于圓柱凸輪503的轉軸傾斜一預定角度(此后稱為“超前角(lead angle)”)。凸輪面532與凸輪從動件506相接觸的那一部分的位置隨著圓柱凸輪503的轉動而變化，其中該部分沿凸輪從動件506上下移動方向與凸輪從動件506接觸。從而，當伺服馬達502的轉軸轉動時，劃線形成裝置29和凸輪從動件506整體地上下移動。當從將由凸輪503所傳遞的力出發來考慮凸輪503的功能時，凸輪從動件506沿著一個方向受激勵，其中凸輪從動件506通過一個沿伺服馬達502輸出方向——凸輪從動件506在該方向上根據凸輪面532的傾斜角上下移動——的分力而上下移動，伺服馬達502的輸出通過圓柱凸輪503傳遞到凸輪從動件506。
如上所述，根據劃線頭700，伺服馬達502、圓柱凸輪503和劃線形成裝置29沿著劃線形成裝置29上下移動的方向成一直線地設置。因而，伺服馬達502和位于伺服馬達502及劃線形成裝置29之間的動力傳遞裝置都不設置在劃線形成裝置29的側邊。因而，可節省劃線形成裝置29側面的空間。
在劃線步驟中，由于伺服馬達502所提供的激勵力以及來自襯底G的對該激勵力的反作用力，凸輪503和凸輪從動件506彼此壓緊。從而，凸輪從動件506和凸輪面532總是彼此接觸。當圓柱凸輪503繼續在伺服馬達502和劃線形成裝置29之間傳遞動力時，劃線形成裝置29在襯底G上形成劃線。如上所述，劃線形成裝置29可在襯底上形成劃線而無需中斷伺服馬達502和劃線形成裝置29之間的動力傳遞。因而，劃線形成裝置29可始終壓緊襯底G。
圓柱凸輪503的凸輪面532構造成使得從伺服馬達502傳遞到劃線形成裝置29的壓力傳遞效率和從劃線形成裝置29傳遞到伺服馬達502的反作用力的傳遞效率大致相同。
在兩種情形中當從襯底G施加到劃線形成裝置29的反作用力增加導致了凸輪從動件506壓緊凸輪面532的力增加時，凸輪503和伺服馬達502沿負向轉動；相反地，因襯底G的主面的起伏，當劃線形成裝置29施加到襯底G的載荷減小導致凸輪從動件506壓緊凸輪面532的力減小時，凸輪503和伺服馬達502沿正向轉動，伺服馬達502的響應度大致相同。從而，當伺服馬達502的轉軸的扭矩保持為恒定時，劃線形成裝置29可隨著襯底G的表面的起伏而上下移動，并且，從劃線形成裝置29施加到襯底G的載荷可保持為恒定的預定值。因而，劃線形成裝置29能以恒定載荷壓緊襯底G。
圓柱凸輪503的超前角優選地約為45度。在此情形下，圓柱凸輪503從凸輪從動件506接收動力、將其轉換成轉動方向的動力并將其傳遞到伺服馬達502的傳動效率以及圓柱凸輪503從伺服馬達502接收動力、將其轉換成上下方向的動力并將該動力傳遞給凸輪從動件506的傳動效率可大致相同。
此外，劃線形成裝置29沿上下方向的載荷和伺服馬達502轉軸的轉動扭矩之間可以保持線性。此外，劃線形成裝置29沿上下方向的位置和伺服馬達502的伺服軸的轉動位置可以保持線性。從而，與傳統的劃線頭9和劃線頭400相比，劃線頭700可容易地實現劃線形成裝置29的載荷控制和位置控制，而不會對其響應度造成負面影響。
根據本發明的劃線頭700，伺服馬達502沿正向或負向轉動圓柱凸輪503。從而，能夠通過凸輪從動件506而沿著線性軸承507上下地移動保持器保持件504。因而，劃線形成機構510可上下移動。
根據本發明的劃線頭700，通過轉動地驅動伺服馬達502而轉動圓柱凸輪503，從而通過凸輪從動件506移動保持器保持件504。從而，保持器保持件504沿上下方向的位置平滑地變化。因而，與傳統的劃線頭400(參見圖9)和使用齒輪激勵刀輪的劃線頭A(參見參考文獻2)相比，可獲得對于襯底G的表面的起伏而言具有極好的跟隨能力的劃線頭形成裝置29。
此外，根據本發明的劃線頭700，能夠筆直地上下移動劃線形成機構510。從而，與劃線形成機構21設置在保持器保持件404中的情形相比——其中該保持器保持件404如同傳統的劃線頭9和劃線頭400的情形轉動，傳遞到劃線形成裝置29的扭矩的變化很小。此外，劃線形成機構510的上下操作的響應度得以改善。
此外，根據圓柱凸輪型劃線頭700，由于該劃線頭的結構可以是緊湊的，所以存在這樣的優點其可容納在小的占據空間中。
如上所述，已參照圖1到圖3描述了根據本發明實施方式的劃線頭和劃線設備。
在圖1到圖3示出的示例中，劃線形成裝置29相當于“構造成在襯底上形成劃線的劃線形成裝置”，伺服馬達502和圓柱凸輪503相當于“用于移動劃線形成裝置而使得劃線形成裝置以恒定大小的力按壓襯底的移動裝置”，伺服馬達502相當于“轉動裝置，其繞轉軸轉動，該轉軸的軸心設置為與劃線形成裝置移動的預定方向對齊”，并且圓柱凸輪503相當于“動力傳遞裝置，其用于在該動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力，使得劃線形成裝置響應于轉動裝置的轉動而沿著轉軸的軸心在一條直線上移動，該動力傳遞裝置設置為沿預定方向”。此外，第一馬達116相當于“第一移動裝置，其用于在一平面內移動劃線頭，使得劃線形成裝置在襯底上形成劃線，該平面大致平行于該襯底”。
然而，根據本發明的實施方式的劃線頭和劃線設備不限制于圖1到圖3中示出的那些構造。只要可以實現上述各個裝置的功能，具有任意結構的劃線頭和劃線設備都可被包括在本發明的范圍內。
3.劃線頭操作控制 圖4示出了用于控制根據本發明實施方式的劃線頭700的控制操作過程。此后，將參照圖4描述控制劃線頭700以通過劃線頭700在襯底G上劃線的控制操作過程。
具體地，圖4示出了用于形成一條劃線的劃線形成裝置29的操作的時間圖。涉及的范圍包括X軸操作(劃線頭700在襯底上移動的操作)；Z軸位置設定(設定劃線形成裝置29沿豎直方向的位置)；Z軸操作(劃線形成裝置29沿豎直方向移動的操作)；扭矩極限值的變化(伺服馬達502的扭矩極限值的變化)。
示出一個示例，其中劃線形成裝置29在襯底G上從左(位置a)移動到右(位置e)，以沿X軸位置數據增加的方向劃線。在將參照圖4描述的該示例中，伺服馬達502的扭矩基于X軸的位置數據而受到限制。
首先，在齒輪型劃線頭700所包括的控制部分中設定X軸位置數據。X軸位置數據包括示出X軸切入位置(位置a)的數據；示出X軸壓入位置(位置c)的數據；示出X軸壓入完成位置(位置d)的數據；示出X軸切入完成位置(位置e)的數據；和示出X軸劃線完成位置(位置f)的數據。X軸切入位置(位置a)、X軸壓入位置(位置c)、X軸壓入完成位置(位置d)、X軸切入完成位置(位置e)和X軸劃線完成位置(位置f)位于X軸操作開始位置(位置S1)和X軸操作完成位置(位置E1)之間。
在控制部分中設定X軸位置數據后，該過程進行到步驟1。
步驟1在用于形成一條劃線的劃線形成裝置29的操作中，輸出位置確定扭矩值。在輸出位置確定扭矩值后，該過程進行到步驟2。
步驟2劃線形成裝置29移動到Z軸等待位置(位置Z1)。在移動劃線形成裝置29后，該過程進行到步驟3。
步驟3當劃線形成裝置29移動到X軸切入位置(位置a)時，劃線形成裝置29移動到Z軸切入位置(位置Z2)，并且保持住劃線形成裝置29沿Z軸的位置。Z軸切入位置(位置Z2)是這樣的一個位置劃線形成裝置29從點0(襯底G的表面)沿豎直方向向下移動E。在保持住該位置后，該過程進行到步驟4。
步驟4設定攀爬扭矩極限值，并且伺服馬達502輸出該攀爬扭矩極限值。換言之，當劃線形成裝置29沿水平方向移動并攀升襯底G(位置b)時，劃線形成裝置29偏離Z軸切入位置。從而，當從伺服放大器輸出的IN-POS(在位)信號是ON時，伺服馬達502試圖將劃線形成裝置29的位置移回到原來的Z軸切入位置并增加扭矩，從而需要限制該攀爬扭矩。因此，設定該攀爬扭矩極限值。該攀爬扭矩極限值為一小值，從而使得當劃線形成裝置29攀升襯底G時，不會在襯底G的端部出現碎屑。
步驟5當劃線形成裝置29攀升襯底G(位置b)時，劃線形成裝置29偏離Z軸切入位置。當從伺服放大器輸出的IN-POS(在位)信號是OFF時，在劃線形成裝置29移動預先設定的預定距離后，通過控制器在位置c處設定按壓扭矩極限值，該控制器向伺服馬達(例如為NC或序列發生器)發出一指令。伺服馬達502輸出該按壓扭矩極限值。若Z軸的設定位置仍然是Z軸切入位置，則位移是小的，并且不能獲得用于劃線的合適的按壓扭矩。從而，Z軸的設定位置設定為從襯底G的上表面起位于該Z軸切入位置更下方的Z軸按壓位置。
步驟6齒輪型劃線頭700在驅動扭矩(其小于按壓扭矩極限值)的作用下以預定的劃線速度移動到X方向(位置d)，從而試圖以劃線壓力移動到Z軸按壓位置。當齒輪型劃線頭700到達位置d時，該過程進行到步驟7。
步驟7劃線速度減小到可切割襯底G的切穿速度。該切穿速度是預先設定的。設定切穿扭矩極限值。伺服馬達502輸出該切穿扭矩極限值。Z軸的位置設定為Z軸切入位置。與攀爬情形時類似，該切穿扭矩極限值設定為一小值，使得當劃線形成裝置29切穿襯底G時(X軸切入完成位置，位置e)，在襯底G的端部不會出現碎屑。
步驟8當劃線形成裝置29切穿襯底G時(位置e)，劃線形成裝置29在豎直方向的位置再次返回到Z軸切入位置。
步驟9當齒輪型劃線頭700到達位置f時，設定位置確定扭矩，并且伺服馬達輸出該位置確定扭矩值。然后，劃線形成裝置29再次移動到Z軸等待位置。一系列劃線操作完成。
當如前所述由齒輪型劃線頭700在襯底G上形成劃線時，劃線形成裝置29的刃口脊保持與第二轉軸的軸心Q的運動路徑相重合，所述第二轉軸由齒輪型劃線頭700運轉。從而，形成具有高度平直度的劃線。
當伺服馬達502轉動地驅動時，其能夠通過保持器保持件404而上下移動劃線形成裝置29。從而，能夠通過該伺服馬達502直接將轉動扭矩作為劃線壓力，并且適用于襯底G的劃線壓力可任意地選擇。
4.滾珠絲杠型劃線頭 根據本發明實施方式的劃線頭700把圓柱凸輪503和凸輪從動件506用作動力傳遞裝置。然而，該劃線頭還可使用滾珠絲杠。
圖5示出了滾珠絲杠513的結構。滾珠絲杠513包括滾珠絲杠螺母515和絲杠軸516。此后，將部分地結合參照圖2來描述劃線頭的結構，所述劃線頭包括滾珠絲杠513而不包括圓柱凸輪503和凸輪從動件506。使用滾珠絲杠513作為動力傳遞裝置的劃線頭的結構與圖2中示出的劃線頭700的結構相同，只是圓柱凸輪503和凸輪從動件506換成滾珠絲杠513。
滾珠絲杠螺母515同定到保持器保持件504。絲杠軸516連接到伺服馬達502的轉軸。從而，當伺服馬達502的轉軸轉動時，絲杠軸516與該轉軸起轉動。從而，滾珠絲杠螺母515沿著絲杠軸516的軸向上下移動，并且固定有滾珠絲杠螺母515的保持器保持件504上下移動。
當如上所述構造的動力傳遞裝置從作用力的方面來描述時，伺服馬達502的轉軸的扭矩作為一個力而傳遞，該力試圖通過絲杠軸516向下移動滾珠絲杠螺母515和劃線形成裝置29。當劃線形成裝置29按壓到襯底G上時，所形成的反作用力作為這樣一個力傳遞該力試圖通過滾珠絲杠螺母515而沿負方向轉動絲杠軸516和伺服馬達502的轉軸。
5.包括多頭的劃線裝置 圖6示出了劃線設備800的結構，該劃線設備800是劃線設備的另一示例。在圖6中，與圖1所示相同的部件標有相同的附圖標記，并且將省略對其的描述。
劃線設備800的結構與參照圖1所描述的劃線設備100的結構相同，只是在劃線頭800中包括有多個劃線頭，而不是在劃線設備100中所包括的劃線頭700。多個劃線頭沿X方向(圖6中的橫向)成一直線地設置。當其上安裝有襯底G的工作臺111沿Y方向移動時，在襯底G上沿Y方向形成多條劃線。
如上所述的多個劃線頭包括參照圖2所描述劃線頭700和使用參照圖5所描述的滾珠絲杠型動力傳遞裝置的劃線頭中的至少一個。
在任意一個根據本實施方式的劃線頭中，伺服馬達502沿豎直方向安裝。具體地，當從劃線頭的運動方向觀察時，僅需要少量的占據空間。從而，與傳統的將伺服馬達用作按壓裝置的劃線頭相比，可縮短包括在劃線頭中的各個劃線形成裝置29之間的間距。當多個劃線頭安裝在劃線設備中時，與其上安裝有一個馬達的傳統劃線頭相比，多個劃線頭可附接在很小的空間內。
根據本發明的劃線設備800同時運行多個劃線頭。從而，以緊密的間距形成劃線數目，所述數目與多個劃線頭的數目相對應。因而，當從一個襯底上切割多個單元襯底時，生產效率可以提高。
在劃線設備800中，多個劃線頭沿X方向成一直線地設置。當其上安裝有襯底G的工作臺111沿Y方向移動時，劃線設備800在襯底上形成劃線，所述劃線平行于Y方向。可選地，在劃線設備800中，多個劃線頭沿Y方向成一直線地設置。當多個劃線頭沿導桿114移動時，劃線設備800可在襯底上形成劃線，所述劃線平行于X方向。
根據本實施方式的劃線設備800包括多個成一直線的劃線頭，從而，在襯底的一個表面上同時形成多條劃線。除此以外，多個劃線頭可設置在劃線設備800中，使得劃線形成裝置29接觸到粘合有兩種易碎材料襯底的粘合襯底中的每個襯底，并且在每個襯底上都同時地形成一條或多條劃線。
如上所述，已參照圖1到圖6描述了本發明的實施方式。
圖1到圖6中示出的實施方式中描述的各個裝置可由硬件、軟件或者硬件軟件的結合形式實現。即使各個裝置由硬件、軟件或者硬件軟件的結合形式來實現，都可以進行用于實現根據本發明的劃線頭或根據本發明的劃線設備的功能的劃線形成操作。劃線形成操作具有任意的工序，只要其實現根據本發明的劃線頭或根據本發明的劃線設備的功能。
例如，執行根據本發明的劃線頭的功能或根據本發明的劃線設備的功能的劃線形成操作程序存儲在根據本發明的劃線頭或根據本發明的劃線設備中。
當裝運劃線頭或劃線設備時，操作程序可提前存儲到包括在劃線頭或劃線設備的存儲裝置中。可選地，在裝運劃線頭或劃線設備后，操作程序可存儲在存儲裝置中。例如，用戶可付費或不付費從互聯網上的特定網站下載操作程序，并將該下載的操作程序安裝到劃線頭或劃線設備中。
當操作程序記錄在計算機可讀記錄介質(例如軟盤、CD-ROM和DVD-ROM)中時，可通過使用輸入設備將該操作程序安裝到劃線頭或劃線設備中。安裝的操作程序存儲在存儲裝置中。
根據本發明的劃線頭和劃線設備可應用于切割例如平板顯示器面板形式的液晶顯示器面板、等離子顯示器面板、有機EL面板、無機EL面板、透射投影儀襯底和反射投影儀襯底。
此外，根據本發明的劃線頭和劃線設備可應用于切割例如單個襯底(例如玻璃板、玻璃襯底、石英板、石英襯底、藍寶石板、藍寶石襯底、半導體晶片、陶瓷板和陶瓷襯底)。此外，根據本發明的劃線形成機構、劃線頭和劃線設備可有效地應用于切割多個襯底粘合成的粘合襯底。
如上所述，已參照圖1到圖6描述了根據本發明的劃線形成機構、劃線頭和劃線設備。然而，本發明將不僅基于上述的實施方式而解釋。理解的是，本發明將僅基于權利要求而解釋。還理解的是，本領域技術人員可實現基于本發明的描述和本發明的詳細的優選實施方式的描述而得到的常用知識的技術的等同范圍。此外，理解的是，本說明書中所引用的任何專利、任何專利申請和任何參考文獻應該以在其中特別描述的內容相同的方式而引入本說明書以供參考。
工業實用性 根據本發明的劃線頭和劃線設備，轉動裝置、動力傳遞裝置和劃線形成裝置沿著劃線形成裝置移動的方向成一直線地設置。從而，轉動裝置和動力傳遞裝置都不設置在劃線形成裝置的側部。因而，可省略劃線形成裝置側部的空間。
權利要求
1.一種劃線頭，包括
劃線形成裝置，該劃線形成裝置構造成在襯底上形成劃線；和
運動裝置，該運動裝置用于移動所述劃線形成裝置而使得該劃線形成裝置以恒定大小的力按壓所述襯底，其中
該運動裝置包括
繞轉軸轉動的轉動裝置，該轉軸的軸心設置成與所述劃線形成裝置運動的預定方向對齊；和
動力傳遞裝置，該動力傳遞裝置用于在動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力而使得劃線形成裝置響應所述轉動裝置的轉動而在沿著轉軸軸心的直線上運動，該動力傳遞裝置設置成沿著預定方向。
2.根據權利要求1的劃線頭，其中當所述動力傳遞裝置持續地在動力傳遞裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力時，所述劃線形成裝置在襯底上形成劃線。
3.根據權利要求1的劃線頭，其中所述動力傳遞裝置構造成使得從動力傳遞裝置傳遞到劃線形成裝置的力的傳遞效率和從劃線形成裝置傳遞到動力傳遞裝置的力的傳遞效率大致相同。
4.根據權利要求2的劃線頭，其中所述動力傳遞裝置包括一個面，該面相對于沿著該動力傳遞裝置轉動方向的轉軸的周向傾斜大致45度。
5.根據權利要求1的劃線頭，其中所述動力傳遞裝置包括圓柱形凸輪。
6.根據權利要求1的劃線頭，其中所述動力傳遞裝置包括滾珠絲杠。
7.根據權利要求1的劃線頭，其中所述襯底為以下種類的襯底中的一種玻璃板、玻璃襯底、石英板、石英襯底、藍寶石板、藍寶石襯底、半導體晶片、陶瓷板、陶瓷襯底、太陽能電池襯底、液晶顯示器面板、有機EL面板、無機EL面板、透射投影儀襯底和反射投影儀襯底。
8.一種劃線設備，包括
至少一個根據權利要求1的劃線頭；和
用于在一表面上移動所述劃線頭的第一移動裝置，從而使得所述劃線形成裝置在該襯底上形成劃線，所述表面大致平行于該襯底。
9.根據權利要求8的劃線設備，其中至少一個根據權利要求1的劃線頭的至少兩個劃線頭設置為與劃線方向大致平行。
全文摘要
一種劃線頭，其具有構造成在襯底上形成劃線的劃線形成裝置(29)和用于移動該劃線形成裝置而使得該劃線形成裝置以固定大小的力按壓該襯底的運動裝置(502、503)。該運動裝置包括轉動裝置(502)和動力傳遞裝置(503)。該轉動裝置(502)是繞一轉軸轉動的裝置，并且設置成使得該轉軸的軸心沿著劃線形成裝置運動的預定方向。所述動力傳遞裝置(503)是用于在轉動裝置和劃線形成裝置之間傳遞動力的裝置，從而使得劃線形成裝置根據轉動裝置的轉動而沿轉軸軸心的直線地運動，并且該動力傳遞裝置(503)沿著預定方向設置。
文檔編號C03B33/10GK1906003SQ20048004112
公開日2007年1月31日 申請日期2004年12月28日 優先權日2003年12月29日
發明者西尾仁孝 申請人:三星鉆石工業株式會社