JPWO2019225189A1 - スクライブ装置 - Google Patents

Abstract

生産性、ツールの互換性、フールプルーフ機能をさらに向上させるスクライブ装置を提供する。本発明のスクライブ装置（１）は、脆性材料基板（２）を載置する載置手段（３）と、載置手段（３）上の脆性材料基板（２）に対向して設けたスクライブヘッド（７）と、スクライブヘッド（７）の先端に設けたホルダジョイント（１９）と、ホルダジョイント（１９）に着脱自在に取付けられ載置手段（３）上の脆性材料基板（２）にスクライブラインを形成するスクライビングホイール（９）を備えるスクライビングツール（８）と、使用後のスクライビングツール（８）をホルダジョイント（１９）から取外し、別のスクライビングツール（８）を当該ホルダジョイント（１９）に取付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構（３０）を有し、ツールチェンジ機構（３０）はスクライビングツール（８）に印字されたコードを読み取る読み取り部を有する。

Description

本発明は、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に関する技術であり、特にスクライビングツールを交換する際に、正しいスクライビングツールを取り付けたか否かを確認するための確認技術に関する。

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルに成るように分断される。
このようなマザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、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、垂直クラックを完全に浸透させるブレイク工程がある。そのうち、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられている。

このスクライブ装置には、スクライビングホイールやダイヤモンドポイントなどを用いたスクライビングツールが備えられており、そのスクライビングツールにより、脆性材料基板に垂直クラックを形成する。
脆性材料基板をスクライブするスクライブ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。

特許文献１は、チップ（スクライビングホイールなど）と一体化したチップホルダ（スクライビングツール）を用い、チップホルダにオフセットデータをコードの形で保持させておくことによって、例えばオフセット量を補正する作業の手間や、誤って異なった種類のチップを取付けてしまうこと、スクライブラインの形成位置にばらつきが生じてしまうことなどの問題を解消することを目的としている。

具体的には、チップホルダにチップを回転自在に取付ける。チップホルダを円筒形とし、その先端に取付部を設ける。ホルダジョイントに開口部を設け、マグネットによってチップホルダを吸着させて取付けることによって、着脱を容易にする。又チップホルダの面に、チップのオフセットデータを２次元コードとして記録する。チップホルダの交換時にオフセットデータを読出してスクライブ装置に入力することにより、オフセットを打ち消す。こうすればチップホルダを着脱する際に補正に関連して必要だった操作を省いて短時間の装置停止の間にチップを交換することができるものとしている。

再公表特許２００７−０６３９７９号公報

特許文献１に開示されたスクライブ装置は、上で挙げた課題を解消することに至り、当業者にとって使いやすい装置となり好評となっている。
しかしながら、スクライブ装置に求められる要求が年々高くなってきており、例えば、稼働中に、スクライビングツールを自動交換して連続稼働時間を伸ばすこと、自動交換の時間を短時間に縮小し、生産性を上げることなどの要望が求められている。加えて、スクライビングツールを交換する際に誤ったツール（正しくないツール）を取り付けると、適切なスクライブができないばかりか、スクライビングツールや脆性材料基板を破壊してしまう虞さえある。そこで、スクライビングツールの交換に関して、フールプルーフ機能（作業者に誤った操作をさせない、あるいは、使用者が誤った操作をしても危険な状況にならないように、安全に配慮して設計すること）を持たせることは、スクライビングツールの自動交換動作時における信頼性の向上のためには、必要不可欠なことである。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ツールの交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能をさらに向上させることができるスクライブ装置を提供することを目的とする。

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。
本発明にかかるスクライブ装置は、脆性材料基板が載置される載置手段と、前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、前記ツールチェンジ機構は、前記スクライビングツールに印字されたコードを読み取る読み取り部を有していることを特徴とする。

好ましくは、前記スクライビングツールの先端部には、２次元コードが印字されており、前記読み取り部は、前記２次元コードを光学的に読み取る２次元コードリーダから構成されているとよい。
好ましくは、前記読み取り部は、前記スクライビングツールに印字された前記２次元コードを斜め下方から読み取り可能な位置に設置されているとよい。

本発明によれば、ツールの交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能をさらに向上させることができる。

本発明のスクライブ装置の概略を模式的に示した斜視図である。 スクライブ装置をＡの方向（ｙ軸方向）から見た側面図である。 スクライブヘッドの概略を模式的に示した側面図である（Ｃ部拡大）。 ２Ｄコードリーダを正面側から見た斜視図である。 スクライブ装置のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明にかかるスクライブ装置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。また、スクライブ装置１におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向等については、図面に示す通りである。

図１、図２は、本発明にかかるスクライブ装置１の概略図である。
本発明にかかるスクライブ装置１は、脆性材料基板２が載置されるテーブル３（載置手段）と、脆性材料基板２の表面上にスクライブライン（垂直クラック）を形成するヘッドユニット４と、リムーバー５１などが配備されているブロック体５と、を有している。
なお、スクライブラインを形成する方向については、図２の左側から右側へと向かうｘ軸方向である。

テーブル３は、モータが内蔵された支持部（図示せず）により下方から支持されている。支持部は、移動台上に載置されている。移動台（図示せず）は、一対の案内レール（図示せず）に沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。この移動台は、ボ−ルネジ（図示せず）と螺合しており、モータの駆動によりボ−ルネジが回転することにより、案内レールに沿ってｙ軸方向に移動する。

支持部内のモータ（図示せず）は、テーブル３のｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。テーブル３上に載置された脆性材料基板２は、真空吸引手段（図示せず）などにより保持されている。また、脆性材料基板２のアライメントマークを撮像するカメラ６が、ヘッドユニット４の上部に設けられている。
スクライブ装置１には、移動台とその上部のテーブル３を跨ぐようにビーム（図示せず）がｘ軸方向に沿って支柱（図示せず）により架設されている。

ヘッドユニット４は、モータの駆動により、ビームに設けられたガイド（図示せず）に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。ヘッドユニット４の先端部には、スクライブヘッド７が取り付けられている。また、ヘッドユニット４は、ｚ軸方向にも移動可能となっている。
図２に示すように、ヘッドユニット４は、スクライブラインを形成する方向に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向（進行方向）に対して２°後方に傾斜させて、ヘッドユニット４を配置している。

スクライブヘッド７は、脆性材料基板２の表面上にスクライブラインを形成するスクライビングツール８と、スクライビングツール８を着脱自在に保持するホルダジョイント１９と、を有している。
このスクライブヘッド７も、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、スクライブヘッド７を配置している。

ここで、テーブル３をｙ軸方向に移動させるｙ軸移動部は、移動台を案内する一対の案内レールと、移動台に螺合するボールネジと、ボールネジを回転させるモータからなる。
また、ヘッドユニット４をｘ軸方向に移動させるｘ軸移動部は、テーブル３の上部に架設されているビームと、ビームを支える支柱と、ヘッドユニット４を案内するガイドからなる。また、支持部内のモータはテーブル３を回転させる回転部である。

これらｙ軸移動部、ｘ軸移動部、回転部が、相対移動部を構成している。
次に、ホルダジョイント１９に取り付けられるスクライビングツール８（以降、単にツール８と呼ぶこともある）の構成について説明する。
図３に示すように、ツール８は、脆性材料基板２にスクライブライン（垂直クラック）を形成するスクライビングホイール９と、スクライビングホイール９を支持する本体部１０と、を有している。

なお以降の説明において、スクライビングホイール９を、単にホイールと呼ぶこともある。
ツール８もスクライブヘッド７と同様に、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜している。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、ツール８を配置している。

このように、ツール８（スクライブヘッド７）を傾斜して配置させることで、脆性材料基板２の表面上に所望のスクライブラインを形成することができる。また、スクライブライン形成時の削り屑も少なくすることができる。
本体部１０は、略円柱形状の部材であって、その一方端（先端）側には垂直に切りかかれた平坦な側壁面部１１が設けられている。側壁面部１１は、向かい合うように一対設けられている。側壁面部１１の上部には、径方向外側に張り出した庇部１２が形成されている。なお、側壁面部１１のいずれかには、後述する２次元コード７５が印字されている。

一対の側壁面部１１の間には、その側壁面部１１に平行な切り欠き部１３が設けられている。
また、一対の側壁面部１１の下端のそれぞれには、その面に直交する方向のピン溝１４が設けられている。その一対のピン溝１４は、対面しており、切り欠き部１３を貫通するように設けられている。その切り欠き部１３には、スクライビングホイール９が配備されている。

ホイール９は、円板形状の部材であって、円周部分の断面が尖った三角形状に形成され、中心に貫通孔が形成されている。ホイール９は、例えば直径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度のサイズである。
ホイール９は、ピン溝１４の中心と貫通孔の中心を合わせた孔部に挿入されたピン１５の軸心回りに回転自在に支持されている。

一方、本体部１０の他方端（基端）側には、位置決め用の取付部１６が設けられている。取付部１６は、本体部１０を切り欠いて形成されていて、平坦面１７と傾斜面１８を有する。
平坦面１７は、本体部１０の基端に形成されていて、側壁面部１１と直交する方向の面とされている。傾斜面１８は、平坦面１７から下方に向かって、径外方向に傾斜する面とされている。これら平坦面１７と傾斜面１８は、連なって設けられている。

本体部１０は、長手方向中途部から上方に向かって先細った形状となっている。なお、本体部１０の基端（上部）は、磁性体金属で構成されている。
このように、ホイール９と本体部１０が一体となったものが、ツール８である。つまり、ピン１５をピン溝１４に挿入しホイール９を回転自在に支持することで一体となったツール８は、ホイール９を取り外すことなく、交換される。

ホイール９を備えたツール８は、スクライブヘッド７に取り付けられ、ヘッドユニット４の内部に設けられている昇降部により、昇降動作が行われる。なお、昇降部としては、例えばボールネジなどが挙げられる。
また、スクライブヘッド７は、ヘッドユニット４全体のｚ軸方向の移動に加え、スクライブヘッド７だけでもｚ軸方向に移動可能となっている。

その昇降部とは別の圧力機構により、尖った部位を有するホイール９を脆性材料基板２の表面上を適切な荷重にて圧接し転動させてゆくことにより、スクライブラインを形成する。ツール８の押し圧はシリンダによって与えられる。
次に、ホルダジョイント１９について説明する。
ホルダジョイント１９は、上部が円柱状の部材で形成され、下部が円筒状の部材で形成されている。なお、ホルダジョイント１９は、その上部の円柱状の部材より、下部の方が大きい円筒状の部材とされている。

ホルダジョイント１９は、上部にベアリング２０が外嵌して取り付けられており、そのベアリング２０により略垂直方向の軸心回りに回転自在に支持されている（図３参照）。
ホルダジョイント１９の下部は、ツール８を保持する保持部２１となっており、円筒形状の開口２２が形成されている。その開口２２の上端には、マグネット２３が埋設されている。

また、開口２２の内部には、中心軸から離れた位置にその中心軸と直交する方向の平行ピン２４が設けられている。平行ピン２４は、ツール８の傾斜面１８に接することでツール８を位置決めするもの、すなわちホイール９の方向を正しい方向に設定するものである。
ホルダジョイント１９にツール８を取り付ける際には、ホルダジョイント１９の開口２２に、取付部１６側からツール８を挿入する。すると、磁性体金属で構成されているツール８の先端（基端）側がマグネット２３によって吸引されて、ホルダジョイント１９に固定される。

さらに、平行ピン２４側に平坦面１７が向き、傾斜面１８が平行ピン２４に接触して位置決めされて、固定される。つまり、平坦面１７と傾斜面１８が一方方向にしか向かないので、ホイール９の方向が所定の方向に設定される。
このツール８は、マグネット２３によって吸引されてホルダジョイント１９に固定されているだけであるため、着脱が極めて容易である。つまり、ツール８を取り付ける場合、吸引されることにより所定の位置に固定され、取り替える場合にもツール８を引っ張るだけで容易に取り外すことができる。ツール８の着脱は、手動でも可能となっている。

マグネット２３は、ホルダジョイント１９の最終セット位置の３〜４ｍｍ手前に位置すると、ツール８を引っ張るようになっている。
さて、本発明のスクライブ装置１には、使用後のスクライビングツール８をホルダジョイント１９から取り外し、別のスクライビングツール８を当該ホルダジョイント１９に取り付けて、自動的にツール交換を実施するツールチェンジ機構３０と、を有している。

ツールチェンジ機構３０は、ツール８が収容されるカートリッジ３１と、ツール８をホルダジョイント１９から取り外すリムーバー５１と、スクライブヘッド７とカートリッジ３１との間でツール８を移動させる移載ノズル６１と、スクライブヘッド７（ホルダジョイント１９）に取り付けられたツール８の２次元コード７５を読み取る２Ｄコードリーダ７１と、を有している。

本発明は、スクライブ装置１に備えられた２Ｄコードリーダ７１（読み取り部）に特徴がある。
以下、２Ｄコードリーダ７１の構成について詳細に説明する。
図４、図５に示すように、２Ｄコードリーダ７１は、略四角形の形状を有する２Ｄコード７５（２次元コード）を、遠隔で光学的に読み取る装置である。

２Ｄコードリーダ７１の正面（対象物に対向する面）には、保護用のガラス板７２が配備されており、２Ｄコードリーダ７１の内部であって、このガラス板７２の直後には、エリア画像を撮像するためのレンズ部（図示せず）が配備されている。
また、２Ｄコードリーダ７１の正面であってレンズ部の周りには、可視光や赤外光を発射可能な照明部（図示せず）が内蔵されている。この照明部からの光により、２次元コード７５を明るく照らし、鮮明な画像で２次元コード７５の文様（印字情報）を取得することが可能となる。

レンズ部を通過した光は、２Ｄコードリーダ７１に設けられた撮像部（図示せず）上に集光される。撮像部は例えばＣＣＤ素子などで構成されている。
２Ｄコードリーダ７１の正面は、ホルダジョイント１９に取り付けられたツール８（新ツール８ｂ）の先端部を撮像するように位置づけられている。具体的には、ツールチェンジ機構３０の下部から後方に延設された支持部材７３が設けられている。

この支持部材７３は、後方へ向けて真っ直ぐに伸びるようになっている。支持部材７３の先端部（後端部）からは、薄鋼板などで構成された支持板７４が更に後方へ伸びるように取り付けられ、この支持板７４は途中で上方に屈曲し上方へ伸び「Ｌ字形状（図５では、左右反転したＬ字形状）」とされている。
このＬ字形状の上方へ伸びた部分に、前述した２Ｄコードリーダ７１の後面が取り付けられ、２Ｄコードリーダ７１の正面が、ホルダジョイント１９に取り付けられた新ツール８ｂの先端部を向くようになっている。

ツール８の先端部（側壁面部１１）の一方側には、当該ツール８の種類、型番等の情報が記された２次元コード７５が印字されている。この２次元コード７５は、新ツール８ｂがホルダジョイント１９に取り付けられる際、２Ｄコードリーダ７１に向いた状態となっている。
２Ｄコードリーダ７１は、この２次元コード７５を読み取り、正しいツール８（新ツール８ｂ）が取り付けられているか否かを判定する。

図５に示す如く、この２Ｄコードリーダ７１は、ホルダジョイント１９に取り付けられた新ツール８ｂに印字された２次元コード７５を正確に読み取るために、２次元コード７５の正面からではなく、やや斜め下方から読み取るようにしている。この視野角を採用することで、照明部の直接反射光を排除でき、鮮明な画像で２次元コード７５を取得することが可能となる。

そのため、支持板７４に関して、支持部材７３に取り付けられる部位は、下方に屈曲されている。この支持板７４の屈曲部位は、２Ｄコードリーダ７１が、新ツール８ｂの先端部（側壁面部１１）に印字された２次元コード７５を斜め下方から読み取ることができる角度となるように曲げられている。
なお、この屈曲の度合いについては、スクライブ装置１の構成によって、適宜変更可能である。

なお、２Ｄコードリーダ７１の視野内に、スクライブ装置１を構成する部材（例えば、移動用のビーム（図示せず）や移動ノズル６１など）が写り込むことは好ましいことではない。そのため、これら障害物が視野内に入らない位置に２Ｄコードリーダ７１を設置することは非常に好ましい。
次に、スクライブ装置１、特にスクライブ装置１に備えられたツールチェンジ機構３０の作動態様について、説明する。

複数のツール８が収容されたカートリッジ３１を、テーブル３の側方に備えられたベース３２にセットし、クランプ３３で固定する。
リムーバー５１を上昇させて、開いた状態にしておく。スクライブヘッド７（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させて、リムーバー５１がツール８（旧ツール８ａ）を摘める位置まで下降させる。

リムーバー５１を少し下降させることにより、リムーバー５１がホルダジョイント１９の旧ツール８ａを掴む。旧ツール８ａを掴んだ状態で、リムーバー５１をさらに下降させることにより、旧ツール８ａをホルダジョイント１９から引き抜いて取り外す。
移載ノズル６１（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させる。移載ノズル６１を、リムーバー５１に近づける。その後、リムーバー５１を上昇させる。すると、移載ノズル６１の真空吸着により、旧ツール８ａが移載ノズル６１内に吸着される。

旧ツール８ａを保持した移載ノズル６１（ヘッドユニット４）をカートリッジ３１に移動させて、旧ツール８ａをカートリッジ３１内に収容する。次に、移載ノズル６１は、カートリッジ３１から新ツール８ｂを受け取る。また、リムーバー５１を上昇させて、開いた状態にしておく。
新ツール８ｂを保持した移載ノズル６１（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させる。移載ノズル６１を下降させて、新ツール８ｂを掴ませてリムーバー５１にセットする。

スクライブヘッド７（ヘッドユニット４）を、新ツール８ｂを保持したリムーバー５１の上方に移動させて、少しだけ下降させる。リムーバー５１を上昇させて、新ツール８ｂをホルダジョイント１９に挿入する。
リムーバー５１をさらに上昇させて、新ツール８ｂを開放して、ホルダジョイント１９に装着する。新ツール８ｂは、マグネット２３に吸着され且つ、平行ピン２４により位置決めされる。２次元コード７５は、２Ｄコードリーダ７１に向いた状態である。

なお、新ツール８ｂをリムーバー５１近傍に設けられた収容部にセットしてもよい。この場合、新ツール８ｂが収容された収容部の上方にスクライブヘッド７が移動して少し下降してくると、収容部が所定の高さ上昇し、新ツール８ｂがホルダジョイント１９に挿入される。すると、新ツール８ｂは、マグネット２３により吸い込まれて、ホルダジョイント１９に取り付けられることとなる。

ところで、ホルダジョイント１９は、リムーバー５１に掴まれた、又は、収納部に収容された新ツール８ｂに対して、最終セット位置のおおよそ２．５ｍｍぐらい手前の位置まで近づけている。また、スクライブヘッド７の傾きに合わせて、リムーバー５１、収納部、移載ノズル６１とも、２度傾くようにしている。
新ツール８ｂに印字された２次元コード７５を２Ｄコードリーダ７１を用いて読み取る。読み取ったデータ（種類、型番等の情報）より、正しいツール８であるか否かを確認する。正しい場合、実操業（スクライビング）に移行する。

一方で、ホルダジョイント１９に取り付けられたツール８が正しくない場合、正しい新ツール８ｂに取り替えたり、「誤ったツールが装着された状態」であることを作業者へ通知するようにする。
以上、本発明によれば、ホルダジョイント１９から旧ツール８ａを取り外して新ツール８ｂに交換する際に、２Ｄコードリーダ７１（読み取り部）により、新ツール８ｂの情報が記された２次元コード７５を読み取り、正しいツール８が取り付けられているか否かを判定する。この機能により、ツール８の交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能を確実に向上させることができるようになる。

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。

例えば、本実施形態の場合、ヘッドユニット４は、２度傾斜させて取り付けたタイプを例示したが、その他に、ヘッドユニット４を垂直方向に向けて取り付けたタイプが存在する。その場合であっても、本願の技術は適用可能である。

１ スクライブ装置
２ 脆性材料基板
３ テーブル（載置手段）
４ ヘッドユニット
５ ブロック体
６ カメラ
７ スクライブヘッド
８ スクライビングツール（ツール）
８ａ 旧ツール
８ｂ 新ツール
９ スクライビングホイール（ホイール）
１０ 本体部
１１ 側壁面部
１２ 庇部
１３ 切り欠き部
１４ ピン溝
１５ ピン
１６ 取付部
１７ 平坦面
１８ 傾斜面
１９ ホルダジョイント
２０ ベアリング
２１ 保持部
２２ 開口
２３ マグネット
２４ 平行ピン
３０ ツールチェンジ機構
３１ カートリッジ
３２ ベース
３３ クランプ
５１ リムーバー
６１ 移載ノズル
７１ ２Ｄコードリーダ
７２ ガラス板
７３ 支持部材
７４ 支持板
７５ ２Ｄコード（２次元コード）

本発明は、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に関する技術であり、特にスクライビングツールを交換する際に、正しいスクライビングツールを取り付けたか否かを確認するための確認技術に関する。
背景技術

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルに成るように分断される。
このようなマザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、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、垂直クラックを完全に浸透させるブレイク工程がある。そのうち、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられている。

このスクライブ装置には、スクライビングホイールやダイヤモンドポイントなどを用いたスクライビングツールが備えられており、そのスクライビングツールにより、脆性材料基板に垂直クラックを形成する。
脆性材料基板をスクライブするスクライブ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。

特許文献１は、チップ（スクライビングホイールなど）と一体化したチップホルダ（スクライビングツール）を用い、チップホルダにオフセットデータをコードの形で保持させておくことによって、例えばオフセット量を補正する作業の手間や、誤って異なった種類のチップを取付けてしまうこと、スクライブラインの形成位置にばらつきが生じてしまうことなどの問題を解消することを目的としている。

具体的には、チップホルダにチップを回転自在に取付ける。チップホルダを円筒形とし、その先端に取付部を設ける。ホルダジョイントに開口部を設け、マグネットによってチップホルダを吸着させて取付けることによって、着脱を容易にする。又チップホルダの面に、チップのオフセットデータを２次元コードとして記録する。チップホルダの交換時にオフセットデータを読出してスクライブ装置に入力することにより、オフセットを打ち消す。こうすればチップホルダを着脱する際に補正に関連して必要だった操作を省いて短時間の装置停止の間にチップを交換することができる。

再公表特許２００７−０６３９７９号公報

特許文献１に開示されたスクライブ装置は、上で挙げた課題を解消することに至り、当業者にとって使いやすい装置となり好評となっている。
しかしながら、スクライブ装置に求められる要求が年々高くなってきており、例えば、稼働中に、スクライビングツールを自動交換して連続稼働時間を伸ばすこと、自動交換の時間を短時間に縮小し、生産性を上げることなどの要望が求められている。加えて、スクライビングツールを交換する際に誤ったツール（正しくないツール）を取り付けると、適切なスクライブができないばかりか、スクライビングツールや脆性材料基板を破壊してしまう虞さえある。そこで、スクライビングツールの交換に関して、フールプルーフ機能（作業者に誤った操作をさせない、あるいは、使用者が誤った操作をしても危険な状況にならないように、安全に配慮して設計すること）を持たせることは、スクライビングツールの自動交換動作時における信頼性の向上のためには、必要不可欠なことである。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ツールの交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能をさらに向上させることができるスクライブ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

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。
本発明にかかるスクライブ装置は、脆性材料基板が載置される載置手段と、前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、前記ツールチェンジ機構は、前記ホルダジョイントに取付けられた前記スクライビングツールに印字されたコードを読み取る読み取り部を有していることを特徴とする。

好ましくは、前記スクライビングツールの先端部には、２次元コードが印字されており、前記読み取り部は、前記２次元コードを光学的に読み取る２次元コードリーダから構成されているとよい。
好ましくは、前記読み取り部は、前記スクライビングツールに印字された前記２次元コードを斜め下方から読み取り可能な位置に設置されているとよい。

本発明によれば、ツールの交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能をさらに向上させることができる。

本発明のスクライブ装置の概略を模式的に示した斜視図である。 スクライブ装置をＡの方向（ｙ軸方向）から見た側面図である。 スクライブヘッドの概略を模式的に示した側面図である（Ｃ部拡大）。 ２Ｄコードリーダを正面側から見た斜視図である。 スクライブ装置のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明にかかるスクライブ装置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。また、スクライブ装置１におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向については、図面に示す通りである。

図１、図２は、本発明にかかるスクライブ装置１の概略図である。
本発明にかかるスクライブ装置１は、脆性材料基板２が載置されるテーブル３（載置手段）と、脆性材料基板２の表面上にスクライブライン（垂直クラック）を形成するヘッドユニット４と、リムーバー５１などが配備されているブロック体５と、を有している。
なお、スクライブラインを形成する方向については、図２の左側から右側へと向かうｘ軸方向である。

テーブル３は、モータが内蔵された支持部（図示せず）により下方から支持されている。支持部は、移動台上に載置されている。移動台（図示せず）は、一対の案内レール（図示せず）に沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。この移動台は、ボ−ルネジ（図示せず）と螺合しており、モータの駆動によりボ−ルネジが回転することにより、案内レールに沿ってｙ軸方向に移動する。

支持部内のモータ（図示せず）は、テーブル３のｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。テーブル３上に載置された脆性材料基板２は、真空吸引手段（図示せず）などにより保持されている。また、脆性材料基板２のアライメントマークを撮像するカメラ６が、ヘッドユニット４の上部に設けられている。
スクライブ装置１には、移動台とその上部のテーブル３を跨ぐようにビーム（図示せず）がｘ軸方向に沿って支柱（図示せず）により架設されている。

ヘッドユニット４は、モータの駆動により、ビームに設けられたガイド（図示せず）に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。ヘッドユニット４の先端部には、スクライブヘッド７が取り付けられている。また、ヘッドユニット４は、ｚ軸方向にも移動可能となっている。
図２に示すように、ヘッドユニット４は、スクライブラインを形成する方向に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向（進行方向）に対して２°後方に傾斜させて、ヘッドユニット４を配置している。

スクライブヘッド７は、脆性材料基板２の表面上にスクライブラインを形成するスクライビングツール８と、スクライビングツール８を着脱自在に保持するホルダジョイント１９と、を有している。
このスクライブヘッド７も、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜して配置されている。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、スクライブヘッド７を配置している。

ここで、テーブル３をｙ軸方向に移動させるｙ軸移動部は、移動台を案内する一対の案内レールと、移動台に螺合するボールネジと、ボールネジを回転させるモータからなる。
また、ヘッドユニット４をｘ軸方向に移動させるｘ軸移動部は、テーブル３の上部に架設されているビームと、ビームを支える支柱と、ヘッドユニット４を案内するガイドからなる。また、支持部内のモータはテーブル３を回転させる回転部である。

これらｙ軸移動部、ｘ軸移動部、回転部が、相対移動部を構成している。
次に、ホルダジョイント１９に取り付けられるスクライビングツール８（以降、単にツール８と呼ぶこともある）の構成について説明する。
図３に示すように、ツール８は、脆性材料基板２にスクライブライン（垂直クラック）を形成するスクライビングホイール９と、スクライビングホイール９を支持する本体部１０と、を有している。

なお以降の説明において、スクライビングホイール９を、単にホイールと呼ぶこともある。
ツール８もスクライブヘッド７と同様に、スクライブラインを形成する方向（図２の左側→右側、ｘ軸方向）に対して、若干倒れこむように、傾斜している。本実施形態においては、スクライブラインを形成する方向に対して２°後方に傾斜させて、ツール８を配置している。

このように、ツール８（スクライブヘッド７）を傾斜して配置させることで、脆性材料基板２の表面上に所望のスクライブラインを形成することができる。また、スクライブライン形成時の削り屑も少なくすることができる。
本体部１０は、略円柱形状の部材であって、その一方端（先端）側には垂直に切りかかれた平坦な側壁面部１１が設けられている。側壁面部１１は、向かい合うように一対設けられている。側壁面部１１の上部には、径方向外側に張り出した庇部１２が形成されている。なお、側壁面部１１のいずれかには、後述する２次元コード７５が印字されている。

一対の側壁面部１１の間には、その側壁面部１１に平行な切り欠き部１３が設けられている。
また、一対の側壁面部１１の下端のそれぞれには、その面に直交する方向のピン溝１４が設けられている。その一対のピン溝１４は、対面しており、切り欠き部１３を貫通するように設けられている。その切り欠き部１３には、スクライビングホイール９が配備されている。

ホイール９は、円板形状の部材であって、円周部分の断面が尖った三角形状に形成され、中心に貫通孔が形成されている。ホイール９は、例えば直径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度のサイズである。
ホイール９は、ピン溝１４の中心と貫通孔の中心を合わせた孔部に挿入されたピン１５の軸心回りに回転自在に支持されている。

一方、本体部１０の他方端（基端）側には、位置決め用の取付部１６が設けられている。取付部１６は、本体部１０を切り欠いて形成されていて、平坦面１７と傾斜面１８を有する。
平坦面１７は、本体部１０の基端に形成されていて、側壁面部１１と直交する方向の面とされている。傾斜面１８は、平坦面１７から下方に向かって、径外方向に傾斜する面とされている。これら平坦面１７と傾斜面１８は、連なって設けられている。

本体部１０は、長手方向中途部から上方に向かって先細った形状となっている。なお、本体部１０の基端（上部）は、磁性体金属で構成されている。
このように、ホイール９と本体部１０が一体となったものが、ツール８である。つまり、ピン１５をピン溝１４に挿入しホイール９を回転自在に支持することで一体となったツール８は、ホイール９を取り外すことなく、交換される。

ホイール９を備えたツール８は、スクライブヘッド７に取り付けられ、ヘッドユニット４の内部に設けられている昇降部により、昇降動作が行われる。なお、昇降部としては、例えばボールネジなどが挙げられる。
また、スクライブヘッド７は、ヘッドユニット４全体のｚ軸方向の移動に加え、スクライブヘッド７だけでもｚ軸方向に移動可能となっている。

その昇降部とは別の圧力機構により、尖った部位を有するホイール９を脆性材料基板２の表面上を適切な荷重にて圧接し転動させてゆくことにより、スクライブラインを形成する。ツール８の押し圧はシリンダによって与えられる。
次に、ホルダジョイント１９について説明する。
ホルダジョイント１９は、上部が円柱状の部材で形成され、下部が円筒状の部材で形成されている。なお、ホルダジョイント１９は、その上部の円柱状の部材より、下部の方が大きい円筒状の部材とされている。

ホルダジョイント１９は、上部にベアリング２０が外嵌して取り付けられており、そのベアリング２０により略垂直方向の軸心回りに回転自在に支持されている（図３参照）。
ホルダジョイント１９の下部は、ツール８を保持する保持部２１となっており、円筒形状の開口２２が形成されている。その開口２２の上端には、マグネット２３が埋設されている。

また、開口２２の内部には、中心軸から離れた位置にその中心軸と直交する方向の平行ピン２４が設けられている。平行ピン２４は、ツール８の傾斜面１８に接することでツール８を位置決めするもの、すなわちホイール９の方向を正しい方向に設定するものである。ホルダジョイント１９にツール８を取り付ける際には、ホルダジョイント１９の開口２２に、取付部１６側からツール８を挿入する。すると、磁性体金属で構成されているツール８の先端（基端）側がマグネット２３によって吸引されて、ホルダジョイント１９に固定される。

さらに、平行ピン２４側に平坦面１７が向き、傾斜面１８が平行ピン２４に接触して位置決めされて、固定される。つまり、平坦面１７と傾斜面１８が一方方向にしか向かないので、ホイール９の方向が所定の方向に設定される。
このツール８は、マグネット２３によって吸引されてホルダジョイント１９に固定されているだけであるため、着脱が極めて容易である。つまり、ツール８を取り付ける場合、吸引されることにより所定の位置に固定され、取り替える場合にもツール８を引っ張るだけで容易に取り外すことができる。
ツール８の着脱は、手動でも可能となっている。

マグネット２３は、ホルダジョイント１９の最終セット位置の３〜４ｍｍ手前に位置すると、ツール８を引っ張るようになっている。
さて、本発明のスクライブ装置１には、使用後のスクライビングツール８をホルダジョイント１９から取り外し、別のスクライビングツール８を当該ホルダジョイント１９に取り付けて、自動的にツール交換を実施するツールチェンジ機構３０と、を有している。

ツールチェンジ機構３０は、ツール８が収容されるカートリッジ３１と、ツール８をホルダジョイント１９から取り外すリムーバー５１と、スクライブヘッド７とカートリッジ３１との間でツール８を移動させる移載ノズル６１と、スクライブヘッド７（ホルダジョイント１９）に取り付けられたツール８の２次元コード７５を読み取る２Ｄコードリーダ７１と、を有している。

本発明は、スクライブ装置１に備えられた２Ｄコードリーダ７１（読み取り部）に特徴がある。
以下、２Ｄコードリーダ７１の構成について詳細に説明する。
図４、図５に示すように、２Ｄコードリーダ７１は、略四角形の形状を有する２Ｄコード７５（２次元コード）を、遠隔で光学的に読み取る装置である。

２Ｄコードリーダ７１の正面（対象物に対向する面）には、保護用のガラス板７２が配備されており、２Ｄコードリーダ７１の内部であって、このガラス板７２の直後には、エリア画像を撮像するためのレンズ部（図示せず）が配備されている。
また、２Ｄコードリーダ７１の正面であってレンズ部の周りには、可視光や赤外光を発射可能な照明部（図示せず）が内蔵されている。この照明部からの光により、２次元コード７５を明るく照らし、鮮明な画像で２次元コード７５の文様（印字情報）を取得することが可能となる。

レンズ部を通過した光は、２Ｄコードリーダ７１に設けられた撮像部（図示せず）上に集光される。撮像部は例えばＣＣＤ素子などで構成されている。
２Ｄコードリーダ７１の正面は、ホルダジョイント１９に取り付けられたツール８（新ツール８ｂ）の先端部を撮像するように位置づけられている。
具体的には、ツールチェンジ機構３０の下部から後方に延設された支持部材７３が設けられている。

この支持部材７３は、後方へ向けて真っ直ぐに伸びるようになっている。
支持部材７３の先端部（後端部）からは、薄鋼板などで構成された支持板７４が更に後方へ伸びるように取り付けられ、この支持板７４は途中で上方に屈曲し上方へ伸び「Ｌ字形状（図５では、左右反転したＬ字形状）」とされている。
このＬ字形状の上方へ伸びた部分に、前述した２Ｄコードリーダ７１の後面が取り付けられ、２Ｄコードリーダ７１の正面が、ホルダジョイント１９に取り付けられた新ツール８ｂの先端部を向くようになっている。

ツール８の先端部（側壁面部１１）の一方側には、当該ツール８の種類、型番等の情報が記された２次元コード７５が印字されている。この２次元コード７５は、新ツール８ｂがホルダジョイント１９に取り付けられる際、２Ｄコードリーダ７１に向いた状態となっている。
２Ｄコードリーダ７１は、この２次元コード７５を読み取り、正しいツール８（新ツール８ｂ）が取り付けられているか否かを判定する。

図５に示す如く、この２Ｄコードリーダ７１は、ホルダジョイント１９に取り付けられた新ツール８ｂに印字された２次元コード７５を正確に読み取るために、２次元コード７５の正面からではなく、やや斜め下方から読み取るようにしている。この視野角を採用することで、照明部の直接反射光を排除でき、鮮明な画像で２次元コード７５を取得することが可能となる。

そのため、支持板７４に関して、支持部材７３に取り付けられる部位は、下方に屈曲されている。この支持板７４の屈曲部位は、２Ｄコードリーダ７１が、新ツール８ｂの先端部（側壁面部１１）に印字された２次元コード７５を斜め下方から読み取ることができる角度となるように曲げられている。
なお、この屈曲の度合いについては、スクライブ装置１の構成によって、適宜変更可能である。

なお、２Ｄコードリーダ７１の視野内に、スクライブ装置１を構成する部材（例えば、移動用のビーム（図示せず）や移動ノズル６１など）が写り込むことは好ましいことではない。そのため、これら障害物が視野内に入らない位置に２Ｄコードリーダ７１を設置することは非常に好ましい。
次に、スクライブ装置１、特にスクライブ装置１に備えられたツールチェンジ機構３０の作動態様について、説明する。

複数のツール８が収容されたカートリッジ３１を、テーブル３の側方に備えられたベース３２にセットし、クランプ３３で固定する。
リムーバー５１を上昇させて、開いた状態にしておく。スクライブヘッド７（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させて、リムーバー５１がツール８（旧ツール８ａ）を摘める位置まで下降させる。

リムーバー５１を少し下降させることにより、リムーバー５１がホルダジョイント１９の旧ツール８ａを掴む。旧ツール８ａを掴んだ状態で、リムーバー５１をさらに下降させることにより、旧ツール８ａをホルダジョイント１９から引き抜いて取り外す。
移載ノズル６１（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させる。移載ノズル６１を、リムーバー５１に近づける。その後、リムーバー５１を上昇させる。すると、移載ノズル６１の真空吸着により、旧ツール８ａが移載ノズル６１内に吸着される。

旧ツール８ａを保持した移載ノズル６１（ヘッドユニット４）をカートリッジ３１に移動させて、旧ツール８ａをカートリッジ３１内に収容する。次に、移載ノズル６１は、カートリッジ３１から新ツール８ｂを受け取る。また、リムーバー５１を上昇させて、開いた状態にしておく。
新ツール８ｂを保持した移載ノズル６１（ヘッドユニット４）を、リムーバー５１の上方に移動させる。移載ノズル６１を下降させて、新ツール８ｂを掴ませてリムーバー５１にセットする。

スクライブヘッド７（ヘッドユニット４）を、新ツール８ｂを保持したリムーバー５１の上方に移動させて、少しだけ下降させる。リムーバー５１を上昇させて、新ツール８ｂをホルダジョイント１９に挿入する。
リムーバー５１をさらに上昇させて、新ツール８ｂを開放して、ホルダジョイント１９に装着する。新ツール８ｂは、マグネット２３に吸着され且つ、平行ピン２４により位置決めされる。２次元コード７５は、２Ｄコードリーダ７１に向いた状態である。

なお、新ツール８ｂをリムーバー５１近傍に設けられた収容部にセットしてもよい。この場合、新ツール８ｂが収容された収容部の上方にスクライブヘッド７が移動して少し下降してくると、収容部が所定の高さ上昇し、新ツール８ｂがホルダジョイント１９に挿入される。すると、新ツール８ｂは、マグネット２３により吸い込まれて、ホルダジョイント１９に取り付けられることとなる。

ところで、ホルダジョイント１９は、リムーバー５１に掴まれた、又は、収納部に収容された新ツール８ｂに対して、最終セット位置のおおよそ２．５ｍｍぐらい手前の位置まで近づけている。また、スクライブヘッド７の傾きに合わせて、リムーバー５１、収納部、移載ノズル６１とも、２度傾くようにしている。
新ツール８ｂに印字された２次元コード７５を２Ｄコードリーダ７１を用いて読み取る。読み取ったデータ（種類、型番等の情報）より、正しいツール８であるか否かを確認する。正しい場合、実操業（スクライビング）に移行する。

一方で、ホルダジョイント１９に取り付けられたツール８が正しくない場合、正しい新ツール８ｂに取り替えたり、「誤ったツールが装着された状態」であることを作業者へ通知するようにする。
以上、本発明によれば、ホルダジョイント１９から旧ツール８ａを取り外して新ツール８ｂに交換する際に、２Ｄコードリーダ７１（読み取り部）により、新ツール８ｂの情報が記された２次元コード７５を読み取り、正しいツール８が取り付けられているか否かを判定する。この機能により、ツール８の交換性、ツール交換時におけるフールプルーフ機能を確実に向上させることができるようになる。

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。

例えば、本実施形態の場合、ヘッドユニット４は、２度傾斜させて取り付けたタイプを例示したが、その他に、ヘッドユニット４を垂直方向に向けて取り付けたタイプが存在する。その場合であっても、本願の技術は適用可能である。
符号の説明

１ スクライブ装置
２ 脆性材料基板
３ テーブル（載置手段）
４ ヘッドユニット
５ ブロック体
６ カメラ
７ スクライブヘッド
８ スクライビングツール（ツール）
８ａ 旧ツール
８ｂ 新ツール
９ スクライビングホイール（ホイール）
１０ 本体部
１１ 側壁面部
１２ 庇部
１３ 切り欠き部
１４ ピン溝
１５ ピン
１６ 取付部
１７ 平坦面
１８ 傾斜面
１９ ホルダジョイント
２０ ベアリング
２１ 保持部
２２ 開口
２３ マグネット
２４ 平行ピン
３０ ツールチェンジ機構
３１ カートリッジ
３２ ベース
３３ クランプ
５１ リムーバー
６１ 移載ノズル
７１ ２Ｄコードリーダ
７２ ガラス板
７３ 支持部材
７４ 支持板
７５ ２Ｄコード（２次元コード）

Claims (3)

1. 脆性材料基板が載置される載置手段と、
   前記載置手段上の前記脆性材料基板に対向するように設けられているスクライブヘッドと、
   前記スクライブヘッドの先端に設けられるホルダジョイントと、
   前記ホルダジョイントに着脱自在に取り付けられ、前記載置手段上の前記脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライビングホイールを備えているスクライビングツールと、
   使用後のスクライビングツールを前記ホルダジョイントから取り外し、別のスクライビングツールを当該ホルダジョイントに取り付けてツール交換を実施するツールチェンジ機構と、を有し、
   前記ツールチェンジ機構は、前記スクライビングツールに印字されたコードを読み取る読み取り部を有している
   ことを特徴とするスクライブ装置。
2. 前記スクライビングツールの先端部には、２次元コードが印字されており、
   前記読み取り部は、前記２次元コードを光学的に読み取る２次元コードリーダから構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記読み取り部は、前記スクライビングツールに印字された前記２次元コードを斜め下方から読み取り可能な位置に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクライブ装置。

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