(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料板表面にスクライブ溝を形成するホイルカッタにおいて、
前記ホイルカッタのホイルの回転軸が脆性材料板表面に対して１０〜４５°傾斜し、
前記ホイルの先端刃先の両面のうち、前記回転軸の傾斜上手側の刃先面と脆性材料板表面とのなす角度をθ1、刃先の他方の面と脆性材料板表面とのなす角度をθ2とすると、θ1は１０〜３５°であり、θ2は３〜３０°である（ただし、前記傾斜上手側の刃先面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度と、前記刃先の他方の面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度とが、同一である場合を除く）ことを特徴とするホイルカッタ。
【請求項２】
前記θ1は前記θ2よりも少なくとも２°大きい請求項１記載のホイルカッタ。
【請求項３】
脆性材料板表面にホイルカッタにより曲線形状を有するスクライブ溝を形成し、前記スクライブ溝に沿って破断する脆性材料板の破断方法において、
前記曲線の最小曲率半径（Ｒ）は３．０〜５０．０ｍｍであり、
前記ホイルは１．０〜１０．０ｍｍのホイル半径（ｒ）を有し、
前記ホイルカッタにおけるホイルの回転軸の傾斜角度を、脆性材料板表面に対して１０〜４５°の範囲内で、arcsin（０．８ｒ／Ｒ）〜arcsin（１．２ｒ／Ｒ）に調整し、
前記ホイルの先端刃先の両面のうち、前記回転軸の傾斜上手側の刃先面と脆性材料板表面とのなす角度をθ1、刃先の他方の面と脆性材料板表面とのなす角度をθ2とすると、θ1は１０〜３５°とし、θ2は３〜３０°とした（ただし、前記傾斜上手側の刃先面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度と、前記刃先の他方の面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度とが、同一である場合を除く）ことを特徴とする脆性材料板の切断方法。
【請求項４】
前記θ1を前記θ2よりも少なくとも２°大きくした請求項３記載の脆性材料板の切断方法。
【請求項５】
前記曲線形状を円の円周の形状とした請求項３または４記載の脆性材料板の切断方法。
【請求項６】
前記曲線形状を曲率半径の小さな曲線と曲率半径の大きな曲線ないし直線とからなる閉曲線とした請求項３または４記載の脆性材料板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス等の脆性材料板に切断用のスクライブ溝を刻む回転ホイル型のカッタに関し、特に脆性材料を円形ないし曲線状に切断するに適したスクライブ溝を形成するホイルカッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガラスホイルカッタでは、図５に示すようにガラスホイルカッタのホイル７の先端部は脆性材料３の表面と微小区間の直線で接するため、該ホイルを脆性材料に強く押し当てると、直線的な微小長さの凹キズ８が図６のように脆性材料３の表面に形成される。従って、該ホイルを凹キズ８の延長方向に直線的に移動させると凹キズ８は連続した直線となり、脆性材料表面に連続した直線のスクライブ溝が形成される。また該ホイルを緩やかな曲線に沿って移動した場合でも、その曲線の曲率半径がホイル直径に比べ十分に大きな場合は、同様の連続した曲線のスクライブ溝が形成され、特に問題は生じない。
【０００３】
しかし、ホイル直径と同程度あるいはそれ以下の曲率半径をもつ曲線に沿ってホイルを移動させた場合、脆性材料表面には該曲線に接する接線の形の直線的な微小キズが該曲線に沿って無数に形成され、結果的に幅を持った連続性の良くないスクライブ溝となって、ガラスを破断する際、該曲線からそれて破断が進行し易く、所望の曲線形状通りに切断することが困難であるという問題があった。
【０００４】
ホイル先端部と脆性材料表面の接触する微小直線長さを短くするためにホイルの直径を小さくすると、該曲線に沿うスクライブ溝を入れるという点では多少の改善が見込まれる。しかし、脆性材料を曲線状に容易かつ良好に破断するには、深い一様なスクライブ溝を入れることが必要であり、大径ホイルに比べホイル進行方向の前後における応力分布の変化が急激な小径ホイルでは、大径ホイルで可能な深いスクライブ溝と同等の深いスクライブ溝を入れようとすると、スクライブ溝が断続的に入り易くなって一様な深さになりにくいという点が問題になった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決して、小さな曲率半径を有する曲線に沿って均一の深さを有し連続性の優れたスクライブ溝を形成して、所望の形状に脆性材料板を切断することができるホイルカッタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
請求項１記載のホイルカッタは、脆性材料表面にスクライブ溝を形成するホイルカッタにおいて、前記ホイルカッタのホイルの回転軸が脆性材料板表面に対して１０〜４５°傾斜し、前記ホイルの先端刃先の両面のうち、前記回転軸の傾斜上手側の刃先面と脆性材料板表面とのなす角度をθ1、刃先の他方の面と脆性材料板表面とのなす角度をθ2とすると、θ1は１０〜３５°であり、θ2は３〜３０°である（ただし、前記傾斜上手側の刃先面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度と、前記刃先の他方の面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度とが、同一である場合を除く）ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載のホイルカッタによれば、前記θ1は前記θ2よりも少なくとも２°大きいことが望ましい。
【０００８】
請求項３記載の脆性材料板の切断方法は、
脆性材料板表面にホイルカッタにより曲線の形状を有するスクライブ溝を形成し、前記スクライブ溝に沿って破断する脆性材料板の破断方法において、前記曲線の最小曲率半径（Ｒ）は３．０〜５０．０ｍｍであり、前記ホイルは１．０〜１０．０ｍｍのホイル半径（ｒ）を有し、前記ホイルカッタにおけるホイルの回転軸の傾斜角度を、脆性材料板表面に対して１０〜４５°の範囲内で、arcsin（０．８ｒ／Ｒ）〜arcsin（１．２ｒ／Ｒ）に調整し、前記ホイルの先端刃先の両面のうち、前記回転軸の傾斜上手側の刃先面と脆性材料板表面とのなす角度をθ1、刃先の他方の面と脆性材料板表面とのなす角度をθ2とすると、θ1は１０〜３５°とし、θ2は３〜３０°とした（ただし、前記傾斜上手側の刃先面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度と、前記刃先の他方の面と前記回転軸に垂直な面とのなす角度とが、同一である場合を除く）こと、を特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の脆性材料板の切断方法によれば、前記θ1は前記θ2よりも少なくとも２°大きいことが望ましい。
【００１０】
請求項５記載の脆性材料板の切断方法は、円の円周の形状の切断に、好適に用いることができる。
【００１１】
請求項６記載の脆性材料板の切断方法は、曲率半径の小さな曲線と曲率半径の大きな曲線ないし直線とからなる閉曲線の形状の切断に、好適に用いることができる。
【００１２】
本発明によれば、ホイルの回転軸を脆性材料表面に対して１０〜４５°傾斜させているので、ホイル先端部は脆性材表面に円弧状に接触する。そのため、ホイルを該円弧と同じ向きに湾曲した曲線に沿って進行させると、該曲線の曲率半径がホイル直径と同程度に小さい円弧であっても、良質の連続したスクライブ溝が形成される。ホイルの回転軸の傾斜角が１０°未満では、小さな曲率半径を有する良質の連続スクライブ溝の形成が困難である。
【００１３】
逆に４５°を超えると、ホイル先端部と脆性材料板３の表面との接触区間が急激に長くなるため、該ホイルを脆性材料板に押し当てる力も接触区間に比例して大きくしなければならず、従って該ホイル回転軸の剛性および該ホイル自体の剛性も、大幅に高める必要性が生じてきて実用的でない。半径（Ｒ）３．０〜５０．０ｍｍを有する円の円周の形状を有するスクライブ溝を形成する場合には、ホイルとして、１．０〜１０．０ｍｍの半径（ｒ）を有するものを使用し、前記回転軸の傾斜角度をarcsin（０．８ｒ／Ｒ）〜arcsin（１．２ｒ／Ｒ）の範囲に調整することが好ましい。
【００１４】
ホイル先端部刃先の両面の内、回転軸の傾斜上手側の刃先面（前記回転軸端部が脆性材料板表面に遠い方の刃先面）と、脆性材料板表面とのなす角度θ1および刃先の他方の面と脆性材料板表面とのなす角度θ2は、ホイルの回転軸による傾き成分を考慮の上調整する。θ1とθ2を等しくすれば、スクライブ溝は脆性材料板表面に対して垂直に伸びるが、θ1をθ2よりも例えば１０°大きくすれば、スクライブ溝は垂直から外側（回転軸の傾斜上手側）に約５°（θ1とθ2の差の半分）傾斜して伸び、逆に１０°小さくすれば内側に約５°傾斜して伸びる。
【００１５】
脆性材料板を曲線状のスクライブ溝に沿って破断するときは、破断面（厚み方向）はスクライブ溝よりも内側に進行する傾向があるので、破断面をできるだけ垂直にしたいときは、θ1をθ2よりも大きく保つことが好ましい。通常は、θ1は１０〜３５°、θ2は３〜３０°で、かつθ1はθ2よりも２°以上大きくなるように調整する。
【００１６】
本発明のホイルカッタは、０．５〜５ｍｍ厚みのガラス板のような脆性材料板の切断に適しており、特に５〜１０ｍｍの曲率半径を有する曲線、例えば５〜１０ｍｍ半径の円形に切断することができる。０．５〜１．５ｍｍの小さな厚みを有する脆性材料板に円形のスクライブ溝を形成させるには、１．０〜２．０ｍｍの小さな半径のホイルを使用することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明による傾斜回転ホイルカッタを示す。図２はその先端部拡大図である。ホイルカッタのホイル１は直径５ｍｍ、ブロック１１に回転軸２が約３０°傾斜して取り付けられている。そしてホイル１の先端角度は、回転軸２が下がっている側で（回転軸に垂直な面から）５３°、回転軸２が上がっている側で１０３°である。従ってガラス板表面から測って、刃先接触角度θ1＝１７°，θ2＝７°とした。ホイル回転軸２は、脆性材料である厚み３ｍｍのガラス板３の表面に対し、α＝３０°になるように傾けて取り付けてある。
【００１８】
図３は、ガラス板３の表面に１０ｋｇの荷重でホイル１を押し当てた時の、ガラス表面へのホイルの食い込みによる凹キズの拡大図である。この凹キズ４は、上から見て、長さ約５００μｍで曲率半径５ｍｍ相当の円弧を描いていた。この円弧の曲率半径Ｒの値（５ｍｍ）は、回転軸２の傾斜角α（約３０°）とホイルの半径ｒ（２．５ｍｍ）から近似式Ｒ＝ｒ／sinαで計算される値と一致した。
【００１９】
ホイル１を図４のように、曲率半径５ｍｍの円形曲線５に沿って矢印６の方向に回転進行させることにより、ガラス板３の表面の下面に曲線５に沿って連続した一様の深さ約５００μｍで幅が３０μｍの円形のスクライブ溝が形成された。このスクライブ溝は、ガラス板表面から測った刃先接触角度θ1とθ2に差を設けたために、ガラス板に垂直ではなくガラス板上面から下方に向かって約５°前記曲線５の外側に傾斜しており、この曲線５に沿ってガラスを破断したところ、破断面は円錐台状となって、半径約５ｍｍの円形ガラス板部分が下方向に簡単に抜き取ることができ、分離が容易であった。
【００２０】
前記刃先接触角度θ1とθ2の値を逆に設定した場合には、スクライブ溝は、ガラス板上面から下方に向かって約５°前記曲線５の内側に傾斜しており、この曲線５に沿ってガラスを破断したところ、破断面は円錐台状となって半径約５ｍｍの円形ガラス板部分が上方向に簡単に抜き取ることができた。なお、刃先接触角度θ1とθ2と同一値に設定したときには、スクライブ溝はガラス板に垂直に伸びる。
【００２１】
なお、比較のため、図５の従来型のホイルカッタのホイル７の場合、ガラス板３の表面にホイルを押し当てた時の、ホイルの食い込みによる凹キズの拡大図は図６のようになり、図３の凹キズ４に比べこの凹キズ８は幅方向に約６μｍのズレがある。この幅方向の違いが曲線５に沿ったスクライブ溝を入れる上で、溝の深さと幅の違いとして表れ、不連続状の深さ５００μｍで幅が約４５μｍのスクライブ溝が形成された。そしてガラスを破断する際、該曲線からそれて破断が進行した。
【００２２】
図７は別の曲線形状の例である。この閉曲線は直線部（曲率半径の大きな曲線ないし直線）９とコーナー部（曲率半径の小さな曲線）１０から構成されている。コーナー部１０は曲率半径５ｍｍである。直線部９とコーナー部１０に沿って、前記実施例で使用したものと同じホイルカッタを移動させスクライブ溝を形成し、これに沿ってガラス板を破断した。
【００２３】
なお、直線部９は破断が容易なため、コーナー部１０程に深いスクライブ溝を入れる必要がない。従って、ホイル１の荷重は、直線部９、コーナー部１０とも一定値にしてもよいが、コーナー部１０では１０ｋｇとし、直線部９は５ｋｇ程度に抑えてスクライブ溝を浅くすることも可能である。直線部９、コーナー部１０とも荷重を５ｋｇとした場合、図３のガラスへの食い込みによる凹キズ４の長さは約２００μｍであり、図６の凹キズ８からのズレも２μｍ程度に抑えられた。
【００２４】
以上から、直線部９のスクライブ溝の品質を落とすことなく、コーナー部１０のスクライブ溝の品質を向上でき、所望の形状通りに脆性材料板を切断することができた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、ホイル直径と同程度あるいはそれ以下の曲率半径を有する曲線に沿ったスクライブ溝を入れることが可能となり、円形のスクライブ溝を入れる上で特に有効である。また、ホイル直径を大きくできるため、均一の深さの連続したスクライブ溝を入れることができる。
【００２６】
従って所望の形状、例えば５ｍｍ程度の小さな曲率半径を有する曲線形状に脆性材料板を切断することができる。そして、小径のホイルに比べ刃先にかかる圧力の円周方向の変化が緩やかになるので、刃先が痛まずホイルの寿命を延ばすことができる。更に、小径ホイルに比べホイルの回転数が下がるので、ホイル中心軸も摩耗しにくい特徴も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のガラスホイルカッタを示す断面図
【図２】第１図のホイルの先端部の拡大断面図
【図３】本発明のガラスホイルカッタによる脆性材料表面に生じた凹キズを示す斜視図
【図４】本発明の実施例のホイルと曲線スクライブ溝との関係を示す斜視図
【図５】従来のガラスホイルカッタを示す断面図
【図６】従来のガラスホイルカッタによって脆性材料表面に生じた凹キズを示す斜視図
【図７】本発明の実施例のガラスホイルカッタにより直線及び曲線スクライブ溝を形成する閉曲線形状を示す斜視図
【符号の説明】
１      ガラスホイルカッタのホイル
２      回転軸
３      脆性材料（ガラス板）
４、８  凹キズ
５      進行方向
７      従来のガラスホイルカッタのホイル
９      曲率半径の大きな曲線ないし直線
１０    曲率半径の小さな曲線
１１    ガラスホイルカッタのホルダ部
【図１】
0003632254.tif 000002
【図２】
0003632254.tif 000003
【図３】
0003632254.tif 000004
【図４】
0003632254.tif 000005
【図５】
0003632254.tif 000006
【図６】
0003632254.tif 000007
【図７】
0003632254.tif 000008