(57)【要約】【課題】スクライブ加工される被加工物の品質を高める。【解決手段】ホルダユニット１００は、ホルダ１１０と、ホルダ１１０に支持されるピン２００と、ピン２００に支持されるスクライビングホイール１２０とを備える。スクライビングホイール１２０はピン２００が挿入される第２挿入孔１２１を含む。第２挿入孔１２１を規定するスクライビングホイール１２０のホイール内周面１２２は高耐摩耗材料により形成される。第２挿入孔１２１の中間部の直径は、第２挿入孔１２１の端部の直径よりも狭くされている。ピン２００はピン本体、および、ピン本体の外周面を保護する保護層２２０を含む。保護層２２０はホイール内周面１２２に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子を含む。【選択図】図２
2019209506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダと、
前記ホルダに支持されるピンと、
前記ピンに支持されるスクライビングホイールとを備え、
前記スクライビングホイールは前記ピンが挿入される挿入孔を含み、
前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の中間部の直径は、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の端部の直径よりも狭くされており、
前記ピンはピン本体、および、前記ピン本体の外周面を保護する保護層を含み、
前記保護層は前記挿入孔を規定する前記スクライビングホイールの内周面に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子を含む
ホルダユニット。
【請求項２】
前記挿入孔の中心軸心に沿う方向に平行、かつ、前記挿入孔の中心軸心を通過する前記スクライビングホイールの断面では、前記内周面の形状は鼓形状である、
請求項１に記載のホルダユニット。
【請求項３】
前記挿入孔を規定する前記スクライビングホイールの内周面は高耐摩耗材料により形成され、前記高耐摩耗材料は、ダイヤモンド、立方晶窒化炭素、ロンズデーライト、超硬度ナノチューブ、および、立方晶窒化ホウ素の少なくとも１つを含む
請求項１または２に記載のホルダユニット。
【請求項４】
前記多数の高耐摩耗粒子はダイヤモンドの粒子、立方晶窒化炭素の粒子、ロンズデーライトの粒子、超硬度ナノチューブの粒子、および、立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも１つを含む
請求項１〜３のいずれかに記載のホルダユニット。
【請求項５】
前記高耐摩耗粒子は砥粒である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のホルダユニット。
【請求項６】
前記保護層は前記高耐摩耗粒子を前記ピン本体の外周面に結合する結合剤の層を含み、
前記高耐摩耗粒子は前記結合剤の層の内部に位置する粒子被覆部、および、前記結合剤の層の表面から突出する粒子突出部を含む
請求項１〜５のいずれか一項に記載のホルダユニット。
【請求項７】
前記粒子突出部の先端は平面である
請求項６に記載のホルダユニット。
【請求項８】
前記結合剤はニッケルである
請求項６または７に記載のホルダユニット。
【請求項９】
前記スクライビングホイールはダイヤモンド焼結体である
請求項１〜８のいずれか一項に記載のホルダユニット。
【請求項１０】
ピンに支持されるスクライビングホイールが被加工物の表面に走査されるスクライブ方法であって、
前記スクライビングホイールは前記ピンが挿入される挿入孔を含み、
前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の中間部の直径は、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の端部の直径よりも狭くされており、
前記ピンの外周面は多数の高耐摩耗粒子を含み、
前記スクライビングホイールが前記ピンに対して回転する際に、前記高耐摩耗粒子の先端と、前記スクライビングホイールの内周面が互いに摩擦面を形成する、
ことを特徴とするスクライブ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクライブ加工に用いられるホルダユニットおよびスクライブ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脆性材料基板等の被加工物に対するスクライブラインの形成にスクライブ装置が用いられる。スクライブ装置はホルダユニットを備える。ホルダユニットは被加工物をスクライブ加工するスクライビングホイールを備える。スクライブ加工では、スクライビングホイールが被加工物の表面に押し付けられた状態で被加工物とスクライビングホイールとが相対的に移動し、被加工物にスクライブラインが形成される。なお、従来のスクライブ装置の一例として特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスクライブ装置で被加工物をスクライブ加工した場合、スクライブラインの形成にともない被加工物に生じる被加工物の厚さ方向のクラックである垂直クラックの形成状態に関する品質が低下することがある。品質が低い場合の例として、クラックの深さがスクライブラインの部位毎に異なる形成状態が挙げられる。これには、スクライブ加工時のスクライビングホイールの回転が安定していないことが関係していると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
(１)本発明に関するホルダユニットはホルダと、前記ホルダに支持されるピンと、前記ピンに支持されるスクライビングホイールとを備え、前記スクライビングホイールは前記ピンが挿入される挿入孔を含み、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の中間部の直径は、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の端部の直径よりも狭く、前記ピンはピン本体、および、前記ピン本体の外周面を保護する保護層を含み、前記保護層は前記挿入孔を規定する前記スクライビングホイールの内周面に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子を含む。
【０００６】
スクライブ加工時のスクライビングホイールの回転状態は、スクライブ加工にともない被加工物に形成されるクラックの形成状態に影響を及ぼす。スクライブ加工された被加工物の品質を高めるための方法の１つとして、スクライブ加工時のスクライビングホイールの回転を安定させる方法が挙げられる。スクライビングホイールの回転が安定した状態とは、例えばスクライビングホイールの回転抵抗が変動しない状態、または、回転抵抗の変動幅が微小な状態である。スクライビングホイールの内周面とピンの外周面との接触部分で生じる抵抗はスクライビングホイールの回転状態に影響を及ぼす。この抵抗が小さいほどスクライビングホイールの回転状態が安定し、スクライブ加工された被加工物の品質が向上すると考えられる。
【０００７】
上記接触部分に生じる抵抗を小さくする方法として、例えば、スクライビングホイールの内周面(以下「ホイール内周面」という)、および、ピンの外周面(以下「ピン外周面」
という)のそれぞれの表面粗さを小さくする方法や、ホイール内周面とピンの外周面の接触面積を小さくする方法が挙げられる。本願発明者はこの方法に
従うホルダユニット(以下「基準ホルダユニット」という)を用いてスクライブ加工された被加工物の品質を観察した。基準ホルダユニットの具体的な構成は次のとおりである。スクライビングホイールおよびピンはそれぞれダイヤモンド焼結体である。ホイール内周面の表面粗さおよびピン外周面の表面粗さが十分に小さくなるように、それぞれの面に研磨加工が施された。ホイール内周面については表面粗さがさらに小さくなるように鏡面加工が施されるとともに、ホイール内周面の形状を、挿入孔の中間部の直径が挿入孔の端部の直径よりも狭くなるようにした。
【０００８】
被加工物を種々の加工条件でスクライブ加工した結果、実際の被加工物の品質はホイール内周面およびピン外周面の表面粗さの小ささに対して期待される品質に劣る場合があることが確認された。具体的には、被加工物に対するスクライビングホイールの走行距離が一定の走行距離を超えた状態で、被加工物の厚さ方向とは異なる方向に延びる微小な亀裂を伴うスクライブラインが被加工物に形成される場合があった。この亀裂は水平クラックと称される。被加工物において水平クラックが生じた部分では、被加工物の表面が剥離する場合がある。被加工物の表面が剥離した状態はファイバーと称される。被加工物に対するスクライビングホイールの走行距離が一定の走行距離を超えた状態では、さらに、被加工物に形成された垂直クラックの進展が不十分なケースも見られた。この被加工物がスクライブラインに沿って分断された場合、分断された部分の品質が低下することがある。ホイール内周面とピン外周面との接触部分の抵抗に大きく影響する表面粗さが小さいにもかかわらず、被加工物の品質が低下した理由は例えば次のように考えられる。
【０００９】
ホイール内周面およびピン外周面の表面粗さが共に極めて小さく、接触面積も小さいことに起因し、スクライブ開始時においてはホイール内周面とピン外周面との摩擦面では焼結ダイヤモンドに含まれるダイヤモンド粒子が接触する面積が広くなっているが、摩耗により徐々に摩擦面に現れるコバルトやタングステン等の金属を含む焼結助剤が接触する面積が広くなり、凝着が生じやすくなる。摩擦面で凝着した部分がスクライビングホイールの回転に対して抵抗を与え、この抵抗に起因するスクライビングホイールの回転状態の不安定さから、正常なスクライブライン形成を形成するための条件が安定せず、被加工物の品質が低下したと考えられる。
【００１０】
表面粗さと接触面積が小さいほど回転に対する抵抗が小さくなるという知見に従えば、スクライビングホイールの回転抵抗を小さくするためにホイール内周面を鏡面加工するというアプローチ自体は有効と考えられる。しかし、その内周面と接触する対象であるピン外周面との組み合わせの問題から、ホイール内周面とピン外周面との間に摩耗により回転抵抗を変化させる要因が生じたと推定される。この現象の発生には、摩擦面を形成するホイール内周面およびピン外周面の双方の表面粗さが十分に小さいこと、ならびに、スクライビングホイールおよびピンがそれぞれダイヤモンド焼結体であり、同程度の硬さを有することが関係していると考えられる。
【００１１】
本願発明者はホイール内周面を鏡面加工するという手法は維持し、ピン外周面の表面粗さが小さいダイヤモンド焼結体のピンに代えて、母材であるピン本体の外周面に保護層を形成したピンを用い、本発明に関するホルダユニットを構成した。保護層はホイール内周面に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子を含む。ホイール内周面に対する耐摩耗性が高い状態とは、高耐摩耗材料により形成されるホイール内周面との接触により摩耗が生じた場合でもピンが所定の寿命を持つように緩やかに摩耗が進行する状態、または、実質的に摩耗しない状態を意味する。
【００１２】
本発明に関するホルダユニットを用いてスクライブ加工された被加工物の品質を観察した結果、被加工物の品質が向上することが確認された。このような結果が得られた理由は例えば次のように考えられる。本発明に関するホルダユニットのピン外周面では、基準ホルダユニットのピン外周面とは異なり、保護層を構成する多数の高耐摩耗粒子の間に隙間が形成され、かつ、高耐摩耗粒子の占める割合が高くなる。このため、ホイール内周面と保護層により構成されるピン外周面との摩擦面の様子は基準ホルダユニットのホイール内周面とピン外周面との摩擦面の様子と相違する。この相違から、摩擦面において強い凝着が生じにくく、スクライブ加工時におけるスクライビングホイールの回転抵抗の増加が抑えられ、スクライビングホイールの回転状態が安定する。また、ホイール内周面とピン外周面との接触面積が狭くなるため、ホイール内周面の表面性状に起因したスクライビングホイールの傾きが抑えられる。この点からもスクライビングホイールの回転状態の安定性が高くなる。
【００１３】
(２)前記ホルダユニットの一例では、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向に平行、かつ、前記挿入孔の中心軸心を通過する前記スクライビングホイールの断面では、前記内周面の形状は鼓形状である。
スクライブ加工時に挿入孔の中心軸心に沿う方向の成分を含む反力がスクライビングホイールに生じる場合がある。この反力はスクライビングホイールをピンに対して傾けるように作用する。上記ホルダユニットでは、挿入孔の内周面の形状が鼓形状であるため、中心軸心に沿う方向の成分を含む反力がスクライビングホイールに生じた場合でもスクライビングホイールの傾きが生じにくい。
【００１４】
（３）前記ホルダユニットの一例では、前記高耐摩耗材料は、ダイヤモンド、立方晶窒化炭素、ロンズデーライト、超硬度ナノチューブ、および、立方晶窒化ホウ素の少なくとも１つを含む。
このため、ホイール内周面の耐摩耗性がより高くなる。
【００１５】
(４)前記ホルダユニットの一例では、前記多数の高耐摩耗粒子はダイヤモンドの粒子、立方晶窒化炭素の粒子、ロンズデーライトの粒子、超硬度ナノチューブの粒子、および、立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも１つを含む。
このため、保護層の耐摩耗性がより高くなる。
【００１６】
(５)前記ホルダユニットの一例では、前記高耐摩耗粒子は砥粒である。
砥石に用いられる砥粒を利用して保護層を製造できるため、製造コストが低下する。
【００１７】
(６)前記ホルダユニットの一例では、前記保護層は前記高耐摩耗粒子を前記ピン本体の外周面に結合する結合剤の層を含み、前記高耐摩耗粒子は前記結合剤の層の内部に位置する粒子被覆部、および、前記結合剤の層の表面から突出する粒子突出部を含む。
高耐摩耗粒子は粒子被覆部において結合剤の層を介してピン本体の外周面に結合される。このため、ピン本体の外周面が適切に保護される。粒子突出部はホイール内周面に接触する。このため、保護層の摩耗が進行しにくい。
【００１８】
(７)前記ホルダユニットの一例では、前記粒子突出部の先端は平面である。
ホイール内周面は保護層の粒子突出部に接触する。スクライブ加工時にスクライビングホイールがピンに対して回転し、ホイール内周面と粒子突出部の先端とが摩擦面を形成する。スクライビングホイールの回転により粒子突出部が摩耗する。上記ホルダユニットでは、粒子突出部の先端が平面であるため、粒子突出部の先端が尖った場合よりも摩耗が緩やかに進行する。このため、初期状態において粒子突出部が尖ったピンを用いた場合と比較して、スクライビングホイールの走行距離が一定の走行距離に達した場合におけるピンの摩耗量が少なく、ピンの外周面上に深い溝が形成されにくい。
【００１９】
(８)前記ホルダユニットの一例では、前記結合剤はニッケルである。
このため、電気めっきを利用して保護層を製造できる。
【００２０】
(９)前記ホルダユニットの一例では、前記スクライビングホイールはダイヤモンド焼結体である。
このため、様々な被加工物に対して高品質のスクライブ加工を施すことができる。
【００２１】
(１０)また、本発明のスクライブ方法は、ピンに支持されるスクライビングホイールが被加工物の表面に走査されるスクライブ方法であって、前記スクライビングホイールは前記ピンが挿入される挿入孔を含み、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の中間部の直径は、前記挿入孔の中心軸心に沿う方向における前記挿入孔の端部の直径よりも狭くされており、前記ピンの外周面は多数の高耐摩耗粒子を含み、前記スクライビングホイールが前記ピンに対して回転する際に、前記高耐摩耗粒子の先端と、前記スクライビングホイールの内周面が摩擦面を形成する、ことを特徴とする。本発明に関するスクライブ方法では、ピン外周面の高耐摩耗粒子の先端とホイール内周面の高耐摩耗材料が摩擦面を形成するため強い凝着が生じにくく、スクライブ加工時におけるスクライビングホイールの回転抵抗の増加が抑えられ、スクライビングホイールの回転状態が安定する。
【００２２】
本発明のホルダユニットに関連する技術の一例を記述する。
(Ａ)スクライビングホイールを支持するスクライビングホイールのピンであって、前記ピンはピン本体、および、前記ピン本体の外周面を保護する保護層を含み、前記保護層は前記内周面に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子を含み、前記保護層は前記高耐摩耗粒子を前記ピン本体の外周面に結合する結合剤の層を含み、前記高耐摩耗粒子は前記結合剤の層の内部に位置する粒子被覆部、および、前記結合剤の層の表面から突出する粒子突出部を含み、前記粒子突出部の先端は平面である。
(Ｂ)前記スクライビングホイールのピンの一例では、前記多数の高耐摩耗粒子はダイヤモンドの粒子、立方晶窒化炭素の粒子、ロンズデーライトの粒子、超硬度ナノチューブの粒子、および、立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも１つを含む。
(Ｃ)前記スクライビングホイールのピンの一例では、前記高耐摩耗粒子は砥粒である。
(Ｄ)スクライビングホイールを支持するスクライビングホイールのピンの製造方法であって、前記ピンのピン本体の外周面を保護し、耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子および前記高耐摩耗粒子を前記ピン本体の外周面に結合する結合剤の層を含む保護層を形成する工程と、前記高耐磨耗粒子のうちの前記結合材の層の表面から突出する粒子突出部を研磨する工程とを含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スクライブ加工される被加工物の品質が向上し、ホルダユニットをより長期にわたり使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態のスクライブ装置の斜視図。
【図２】図１のホルダユニットの断面図。
【図３】図２のピンの断面図。
【図４】未加工状態の保護層のモデル図。
【図５】加工済状態の保護層のモデル図。
【図６】３次元測定機による図４の保護層のプロファイルの測定結果を示す図。
【図７】３次元測定機による図５の保護層のプロファイルの測定結果を示す図。
【図８】第１使用形態による走行距離が短い状態の保護層等のモデル図。
【図９】第１使用形態による走行距離が長い状態の保護層等のモデル図。
【図１０】第２使用形態による走行距離が短い状態の保護層等のモデル図。
【図１１】第２使用形態による走行距離が長い状態の保護層等のモデル図。
【図１２】試験結果の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
(実施形態)
スクライブ装置はスクライビングホイールを被加工物に押し付けた状態でスクライビングホイールと被加工物とを相対的に移動させることにより、被加工物の表面にスクライブラインを形成する。スクライブ装置におけるこの動作はスクライビングホイールの走査と称される。スクライビングホイールの走査方法は主に３つの方法に分類される。第１走査方法では、スクライブ加工時にスクライビングホイールの位置が保持され、スクライビングホイールに対して被加工物が搬送される。被加工物の搬送によりスクライビングホイールが被加工物の表面上で相対的に所定の走査方向に走査される。第２走査方法では、スクライブ加工時に被加工物の位置が保持され、被加工物に対してスクライビングホイールが所定の走査方向に走査される。第３走査方法では、第１走査方法と第２走査方法とが組み合わせられ、被加工物に対してスクライビングホイールが所定の走査方向に走査される。
【００２６】
被加工物の一例は脆性材料基板である。脆性材料基板の一例はガラス基板およびセラミックス基板である。ガラス基板の一例は無アルカリガラスの基板である。脆性材料基板から形成された無アルカリガラスの基板は例えばフラットパネルディスプレイに用いられる。フラットパネルディスプレイの一例はテレビ受信機のディスプレイおよびスマートフォンのディスプレイである。
【００２７】
図１は脆性材料基板等の被加工物を適正な品質でスクライブ加工できるように構成されるスクライブ装置１０の一例を示す。スクライブ装置１０はスクライビングホイール１２０に対して被加工物Ｗを搬送することにより被加工物Ｗにスクライブラインを形成する。スクライブ装置１０を構成する主な要素は搬送装置２０および加工装置３０である。搬送装置２０はレール２１、テーブル２２、直進駆動機構２３、回転駆動機構２４、および、真空吸引装置２５により構成される。以下の説明では、被加工物Ｗが搬送される方向を搬送方向ＤＡと称し、スクライブ装置１０の平面視において搬送方向ＤＡに直交する方向を幅方向ＤＢと称し、搬送方向ＤＡおよび幅方向ＤＢに直交する方向を高さ方向ＤＣと称する。搬送方向ＤＡには第１搬送方向、および、これとは反対の第２搬送方向が含まれる。幅方向ＤＢには第１幅方向、および、これとは反対の第２幅方向が含まれる。高さ方向ＤＣには上方および下方が含まれる。
【００２８】
図示される例では、スクライブ装置１０のベース(図示略)に一対のレール２１が配置される。レール２１の形状は搬送方向ＤＡを規定する直線である。一方のレール２１と他方のレール２１とは幅方向ＤＢに一定の間隔を空けて配置される。テーブル２２はスライダ２２Ａ、支柱２２Ｂ、および、天板２２Ｃに区分される。スライダ２２Ａはレール２１に沿って移動できるように各レール２１に連結される。支柱２２Ｂは内部に他の要素を配置できるように構成される中空の部分であり、スライダ２２Ａ上に設けられる。天板２２Ｃは被加工物Ｗを配置するための部分であり、支柱２２Ｂ上に設けられる。
【００２９】
直進駆動機構２３はテーブル２２をレール２１に対して移動させる。直進駆動機構２３は例えばモータ２３Ａおよび送りねじ２３Ｂにより構成される。モータ２３Ａはスクライブ装置１０のベース(図示略)に配置される。モータ２３Ａの出力軸はモータ２３Ａの回転中心軸まわりで送りねじ２３Ｂが回転するように送りねじ２３Ｂに連結される。送りねじ２３Ｂは一対のレール２１の間に配置される。送りねじ２３Ｂの長手方向はレール２１の長手方向に平行である。スライダ２２Ａは送りねじ２３Ｂの回転にともない送りねじ２３Ｂの長手方向に移動するように送りねじ２３Ｂに連結される。モータ２３Ａが回転することにより送りねじ２３Ｂが回転し、送りねじ２３Ｂの回転方向に応じてテーブル２２がレール２１に対して第１搬送方向または第２搬送方向に移動する。
【００３０】
回転駆動機構２４および真空吸引装置２５は支柱２２Ｂ内に配置される。回転駆動機構２４は高さ方向ＤＣに平行な中心軸心まわりで天板２２Ｃを支柱２２Ｂに対して回転させる。真空吸引装置２５は天板２２Ｃ上に配置された被加工物Ｗを天板２２Ｃに吸着させる。スクライブ加工は真空吸引装置２５により被加工物Ｗが吸着された状態で実施される。
【００３１】
加工装置３０は縦フレーム３１、横フレーム３２、スクライブヘッド３３、ホルダジョイント３４、ホルダユニット１００、横駆動機構３５、および、縦駆動機構３６により構成される。縦フレーム３１、横フレーム３２、スクライブヘッド３３、および、ホルダジョイント３４は例えばそれぞれの機能に適合する金属により構成される。
【００３２】
図示される例では、スクライブ装置１０のベース(図示略)に一対の縦フレーム３１が配置される。縦フレーム３１の長手方向は高さ方向ＤＣに平行である。一対の縦フレーム３１は一対のレール２１を挟むように幅方向ＤＢにおける各レール２１の外側に配置される。横フレーム３２は一対の縦フレーム３１の間に設けられる。横フレーム３２の長手方向は幅方向ＤＢに平行である。横フレーム３２は各縦フレーム３１に固定される。横フレーム３２にはガイド３２Ａが設けられる。ガイド３２Ａは例えば横フレーム３２の長手方向に平行な溝である。
【００３３】
スクライブヘッド３３はホルダジョイント３４を支持するベースである。スクライブヘッド３３は横フレーム３２に沿って幅方向ＤＢに移動できるようにガイド３２Ａに連結される。ホルダジョイント３４はスクライブヘッド３３の下部に連結される。ホルダジョイント３４はホルダユニット１００を着脱できるように構成される。
【００３４】
横駆動機構３５はスクライブヘッド３３を横フレーム３２に対して幅方向ＤＢに移動させる。横駆動機構３５は例えばモータ３５Ａおよび送りねじ３５Ｂにより構成される。モータ３５Ａは一方の縦フレーム３１に設けられる。モータ３５Ａの出力軸はモータ３５Ａの回転中心軸まわりで送りねじ３５Ｂが回転するように送りねじ３５Ｂに連結される。送りねじ３５Ｂは横フレーム３２内に配置される。送りねじ３５Ｂの長手方向は横フレーム３２の長手方向に平行である。スクライブヘッド３３は送りねじ３５Ｂの回転にともない送りねじ３５Ｂの長手方向に移動するように送りねじ３５Ｂに連結される。モータ３５Ａが回転することにより送りねじ３５Ｂが回転し、送りねじ３５Ｂの回転方向に応じてスクライブヘッド３３が横フレーム３２に対して第１幅方向または第２幅方向に移動する。ホルダジョイント３４およびホルダユニット１００はスクライブヘッド３３と一体的に幅方向ＤＢに移動する。
【００３５】
縦駆動機構３６はスクライブヘッド３３に設けられる。縦駆動機構３６は第１駆動機構３６Ａおよび第２駆動機構３６Ｂを含む。第１駆動機構３６Ａはスクライブヘッド３３を高さ方向ＤＣに移動させる。第２駆動機構３６Ｂはホルダジョイント３４をスクライブヘッド３３に対して移動させることにより被加工物Ｗにスクライブ荷重を付与する。第１駆動機構３６Ａは例えばモータおよび送りねじにより構成される。モータの出力軸はモータの回転中心軸まわりで送りねじが回転するように送りねじに連結される。送りねじの長手方向は高さ方向ＤＣに平行である。スクライブヘッド３３は送りねじの回転にともない送りねじの長手方向に移動するように送りねじに連結される。モータが回転することにより送りねじが回転し、送りねじの回転方向に応じてスクライブヘッド３３がガイド３２Ａに対して上方または下方に移動する。ホルダユニット１００はホルダジョイント３４と一体的に高さ方向ＤＣに移動する。第２駆動機構３６Ｂは例えばエアシリンダまたはサーボモータと、直動機構とにより構成される。第２駆動機構３６Ｂはスクライブヘッド３３内に配置される。エアシリンダまたはサーボモータは直動機構を高さ方向ＤＣに移動させる。ホルダジョイント３４は直動機構に取り付けられる。直動機構およびホルダジョイント３４は一体的に高さ方向ＤＣに移動する。
【００３６】
図２は幅方向ＤＢおよび高さ方向ＤＣに平行な断面におけるホルダユニット１００の構造を示す。ホルダユニット１００を構成する主な要素はホルダ１１０、スクライビングホイール１２０、および、ピン２００である。ベース１１１はホルダジョイント３４に対して着脱できる。ピン２００はホルダ１１０に支持され、例えばカバー１４０などの脱落防止機構により脱落が防止されている。スクライビングホイール１２０はピン２００に支持される。ホルダ１１０およびカバー１４０を構成する材料の一例は磁性体金属である。ホルダ１１０およびカバー１４０を構成する材料は個別に選択できる。スクライビングホイール１２０を構成する材料の一例は焼結ダイヤモンド(Poly Crystalline Diamond)、超硬合金、単結晶ダイヤモンド、および、多結晶ダイヤモンドである。スクライビングホイール１２０を構成する材料は個別に選択できる。
【００３７】
ホルダ１１０はベース１１１および一対のアーム１１２に区分される。ベース１１１の形状は円柱または角柱である。一対のアーム１１２はベース１１１の下部から下方に延びる。アーム１１２の長手方向は高さ方向ＤＣに平行である。幅方向ＤＢにおいて一方のアーム１１２の内面１１２Ａと他方のアーム１１２の内面１１２Ａとの間には、スクライビングホイール１２０を配置するための空間１１３が形成される。幅方向ＤＢにおける一方のアーム１１２の内面１１２Ａと他方のアーム１１２の内面１１２Ａとの間隔はスクライビングホイール１２０の厚さよりも若干広い。各アーム１１２にはピン２００が挿入される第１挿入孔１１４が形成される。第１挿入孔１１４はアーム１１２を幅方向ＤＢに貫通する円形の孔である。アーム１１２に形成される内周面１１５は第１挿入孔１１４を規定する。第１挿入孔１１４はアーム１１２の内面１１２Ａに開口する内開口部１１４Ａ、および、アーム１１２の外面１１２Ｂに開口する外開口部１１４Ｂを有する。
【００３８】
スクライビングホイール１２０は一対のアーム１１２間の空間１１３に配置される。スクライビングホイール１２０にはピン２００が挿入される第２挿入孔１２１が形成される。第２挿入孔１２１はスクライビングホイール１２０を厚さ方向に貫通する円形の孔である。スクライビングホイール１２０に形成される内周面１２２(以下「ホイール内周面１
２２」という)は第２挿入孔１２１を規定する。ホイール内周面１２２は高耐摩耗材料に
より形成される。ホイール内周面１２２には鏡面加工が施される。鏡面加工されたホイール内周面１２２の算術平均粗さＲａは、通常の仕上げ加工が施された面の算術平均粗さＲａよりも小さい。一例では、ホイール内周面１２２の算術平均粗さＲａは０．０１μｍ以下である。好ましい例では、ホイール内周面１２２の算術平均粗さＲａが０．００５μｍ以下であり、最大高さＲｚが０．０５μｍ以下である。高耐摩耗材料は、ダイヤモンド、立方晶窒化炭素、ロンズデーライト、超硬度ナノチューブ、および、立方晶窒化ホウ素の少なくとも１つを含む。一例では、スクライビングホイール１２０はダイヤモンド焼結体であり、ホイール内周面１２２を形成する高耐摩耗材料を含むスクライビングホイール１２０の全体がダイヤモンド焼結体で構成される。
【００３９】
ピン２００はホルダ１１０およびスクライビングホイール１２０のそれぞれに対して非圧入の状態で各アーム１１２の第１挿入孔１１４およびスクライビングホイール１２０の第２挿入孔１２１に挿入される。ピン２００の太さＲＣは第１挿入孔１１４の直径ＲＡおよび第２挿入孔１２１の直径ＲＢよりも小さい。ピン２００の長さは幅方向ＤＢにおける一方の第１挿入孔１１４の外開口部１１４Ｂと他方の第１挿入孔１１４の外開口部１１４Ｂとの間隔よりも若干短い。
【００４０】
ホイール内周面１２２の形状は任意に選択できる。一例では、スクライビングホイール１２０の第２挿入孔１２１の中心軸心ＣＢに沿う方向における第２挿入孔１２１の中間部１２１Ａの直径は、第２挿入孔１２１の中心軸心ＣＢに沿う方向における第２挿入孔１２１の端部１２１Ｂの直径よりも狭い。本実施形態においては、ホイール内周面１２２の最小径部である第２挿入孔１２１の中間部１２１Ａの直径と、ホイール内周面１２２の最大径部である第２挿入孔１２１の端部１２１Ｂの直径との差は例えば０．１μｍ以上かつ１．０μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下とされる。スクライビングホイールの厚さ方向に平行、かつ、前記挿入孔の中心軸心を通過する前記スクライビングホイールの断面では、前記内周面の形状は鼓形状である。具体的には、ホイール内周面１２２は中心軸心ＣＢに沿う方向において各側面１２３からスクライビングホイール１２０の中心に向かうにつれて中心軸心ＣＢに向けて膨らむように湾曲する。ホイール内周面１２２とピン外周面２０１との関係は実質的な線接触、または、接触面積が微小な面接触である。スクライブ加工時に中心軸心ＣＢに沿う方向の成分を含む反力がスクライビングホイール１２０に生じる。この反力はスクライビングホイール１２０をピン２００に対して傾けるように作用する。スクライビングホイール１２０が傾いた状態では、中心軸心ＣＢに直交するスクライビングホイール１２０の回転中心面がピン２００の中心軸心ＣＣと直交しない。ホルダユニット１００では、ホイール内周面１２２が上記のような曲面であるため、スクライブ加工時におけるスクライビングホイール１２０の傾きが生じにくい。
【００４１】
カバー１４０はホルダ１１０とは別に構成される。カバー１４０は第１挿入孔１１４の外開口部１１４Ｂを開閉できるように固定手段によりホルダ１１０に固定される。固定手段の一例はねじである。カバー１４０はピン２００の先端２０２が第１挿入孔１１４から飛び出さないように第１挿入孔１１４の外開口部１１４Ｂの一部または全部を閉じる。図示される例では、カバー１４０は第１挿入孔１１４の外開口部１１４Ｂの一部を閉じる。
【００４２】
スクライブ装置１０ではスクライビングホイール１２０を交換できる。スクライビングホイール１２０の交換方法として、例えば第１交換方法および第２交換方法が挙げられる。第１交換方法では、最初にカバー１４０がホルダ１１０から取り外される。次にピン２００がホルダ１１０から抜き取られ、スクライビングホイール１２０がホルダ１１０の空間１１３から取り出される。次に新しいスクライビングホイール１２０がホルダ１１０の空間１１３に配置され、アーム１１２の第１挿入孔１１４およびスクライビングホイール１２０の第２挿入孔１２１にピン２００が挿入される。スクライビングホイール１２０の厚さが各アーム１１２の間隔よりも薄いため、スクライビングホイール１２０を交換する作業を容易に実施できる。ピン２００を交換する必要がある場合には、ホルダ１１０から抜き取られたピン２００ではなく、新しいピン２００が第１挿入孔１１４および第２挿入孔１２１に挿入される。非圧入の状態でホルダ１１０およびスクライビングホイール１２０に挿入できるようにピン２００が構成されるため、ホルダ１１０に対するピン２００の抜き出しおよび挿入を容易に実施できる。
【００４３】
第２交換方法はカバー１４０に代えて異なる構成の脱落防止機構によりピン２００がホルダ１１０に保持される場合に選択される。例えば、脱落防止機構はホルダ１１０に結合される爪部を含む。爪部がホルダ１１０に結合した状態では、脱落防止機構はホルダ１１０に固定され、ホルダ１１０に対して開閉動作できない。第２交換方法では、スクライビングホイール１２０およびピン２００がホルダ１１０に保持された状態で、一体のホルダユニット１００として交換される。具体的には、最初にホルダユニット１００がホルダジョイント３４から取り外される。次に新しいホルダユニット１００がホルダジョイント３４に取り付けられる。
【００４４】
スクライブ加工工程の開始前の状態では、スクライビングホイール１２０が被加工物Ｗに接触しないように、縦駆動機構３６はホルダユニット１００を高さ方向ＤＣの所定位置に保持する。スクライブ加工工程の開始にともない、スクライビングホイール１２０が被加工物Ｗの表面に接触するように縦駆動機構３６はホルダユニット１００を高さ方向ＤＣの所定位置から下方に移動させる。スクライビングホイール１２０が被加工物Ｗの表面に接触した状態では、スクライビングホイール１２０により被加工物Ｗに所定の荷重が加えられるように、縦駆動機構３６はホルダユニット１００の高さ方向ＤＣの位置を決める。
【００４５】
図３はピン２００の断面図である。ピン２００はピン本体２１０、および、ピン本体２１０の外周面２１１を保護する保護層２２０により構成される。保護層２２０の表面２２１はピン２００の外周面であるピン外周面２０１を構成する。ピン本体２１０は円柱である。保護層２２０はピン本体２１０の外周面２１１を覆う。好ましい例では、ピン本体２１０の外周面２１１のうち、スクライビングホイール１２０のホイール内周面１２２と接触する可能性がある部分の全体に保護層２２０が設けられる。図２に示される例では、ピン本体２１０の外周面２１１の全体に保護層２２０が設けられる。
【００４６】
保護層２２０はホイール内周面１２２に対する耐摩耗性が高い多数の高耐摩耗粒子２３０（図４参照）を含む。好ましい例では、ピン２００が所定の寿命を持つように保護層２２０が構成される。所定の寿命は例えばスクライブ加工によりスクライビングホイール１２０が被加工物Ｗ上を走行する距離で規定される。ホイール内周面１２２に対する耐摩耗性が高い状態とは、ダイヤモンドにより形成されるホイール内周面１２２との接触により摩耗が生じた場合でもピン２００が所定の寿命を持つように緩やかに摩耗が進行する状態、または、実質的に摩耗しない状態を意味する。
【００４７】
図４は母材であるピン本体２１０に保護層２２０が形成され、その保護層２２０が研磨加工されていない状態(以下「ピン２００の未加工状態」という)に関するピン２００のモデル図である。図示される例では、多数の高耐摩耗粒子２３０の形状が同じであり、多数の高耐摩耗粒子２３０がピン本体２１０の外周面２１１上で整列しているが、実際の保護層２２０では、個々の高耐摩耗粒子２３０の形状は異なり、ピン本体２１０の外周面２１１上に不規則に多数の高耐摩耗粒子２３０が存在する。
【００４８】
高耐摩耗粒子２３０の種類は任意に選択できる。一例では、多数の高耐摩耗粒子２３０はダイヤモンドの粒子、立方晶窒化炭素の粒子、ロンズデーライトの粒子、超硬度ナノチューブの粒子、および、立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも１つを含む。図示される例では、多数の高耐摩耗粒子２３０はダイヤモンドの粒子である。ダイヤモンドの粒子を構成する材料の一例は単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドである。ピン本体２１０を構成する材料は任意に選択できる。一例では、ピン本体２１０を構成する材料の硬さは高耐摩耗粒子２３０の硬さよりも低い。その一例は超硬合金、鋼、および、ステンレス鋼である。硬さの種類は例えばヌープ硬さである。
【００４９】
保護層２２０は高耐摩耗粒子２３０をピン本体２１０の外周面２１１に結合する結合剤の層２４０(以下「結合層２４０」という)をさらに含む。結合層２４０はピン本体２１０の外周面２１１を覆う。結合層２４０の構造は任意に選択できる。一例では、結合層２４０は電気めっきにより形成される電着層である。結合剤の種類の一例はニッケル、および、ニッケルを含む合金である。図示される例では、結合層２４０はニッケルにより構成される。この結合層２４０は電解ニッケルめっきにより形成される電着層である。
【００５０】
高耐摩耗粒子２３０は結合層２４０によりピン本体２１０の外周面２１１に結合される。この結合は、高耐摩耗粒子２３０がピン本体２１０を保護できるように外周面２１１上に高耐摩耗粒子２３０を保持することである。高耐摩耗粒子２３０は結合層２４０の内部に位置する粒子被覆部２３１、および、結合層２４０の表面２４１から突出する粒子突出部２３２を含む。一例では、高耐摩耗粒子２３０は砥粒である。高耐摩耗粒子２３０の表面２３３には、多数の角２３４および多数の平面２３５が存在する。ピン２００の未加工状態では、多数の高耐摩耗粒子２３０の多くは角２３４が粒子突出部２３２の先端に位置するような姿勢を取る。
【００５１】
ホルダユニット１００を構成するピン２００の初期状態は任意に選択できる。ピン２００の初期状態とは、未使用のホルダユニット１００におけるピン２００の状態である。選択される初期状態の一例は、保護層２２０に研磨加工が施された加工済状態、および、保護層２２０に研磨加工が施されない未加工状態である。砥粒を含む層に対しては一般に目立てのための研磨加工が施されるが、ピン２００の保護層２２０に対して施される研磨加工は保護層２２０の表面粗さを小さくするための加工である。研磨加工としては例えば、ピン２００のセンターを治具等で保持した状態で保護層２２０を研磨する研磨加工、および、ピン２００のセンターを保持しない状態で保護層２２０を研磨するセンタレス研磨加工を選択できる。
【００５２】
図５は研磨加工された保護層２２０のモデル図である。研磨加工された保護層２２０では、粒子突出部２３２の先端は平面２３５である。研磨加工では、高耐摩耗粒子２３０が砥石から受ける力により高耐摩耗粒子２３０の姿勢が変化し、多数の高耐摩耗粒子２３０の多くは平面２３５が粒子突出部２３２の先端に位置するような姿勢を取る。または、粒子突出部２３２の角２３４が研磨により除去され、粒子突出部２３２に平面２３５が形成される。高耐摩耗粒子２３０の姿勢の変化、および、粒子突出部２３２における平面２３５の形成の一方または両方が生じることにより、保護層２２０の表面２２１は多数の平面２３５により構成される。なお、研磨加工により多数の高耐摩耗粒子２３０の一部がピン本体２１０に押し込まれることがある。この高耐摩耗粒子２３０の姿勢は研磨加工前とおおよそ同じであり、角２３４が粒子突出部２３２の先端に位置する。
【００５３】
平面２３５が粒子突出部２３２の先端に位置する高耐摩耗粒子２３０が結合層２４０から突き出す量は、研磨加工前において角２３４が粒子突出部２３２の先端に位置する高耐摩耗粒子２３０が結合層２４０から突き出す量よりも少ない。平面２３５が粒子突出部２３２の先端に位置する高耐摩耗粒子２３０が結合層２４０から突き出す量、および、研磨加工後において角２３４が粒子突出部２３２の先端に位置する高耐摩耗粒子２３０が結合層２４０から突き出す量はおおよそ等しい。
【００５４】
図６は未加工状態の保護層２２０のプロファイルを３次元測定機により測定した結果の一例である。図７は加工済状態の保護層２２０のプロファイルを３次元測定機により測定した結果の一例である。図６に示される測定結果から、未加工状態の保護層２２０の表面に粒子突出部２３２の角２３４が多数存在することが確認できる。図７の測定結果から、加工済状態の保護層２２０の表面に粒子突出部２３２の平面２３５が多数存在することが確認できる。
【００５５】
ホルダユニット１００の使用形態は例えば第１使用形態および第２使用形態から選択できる。第１使用形態はピン２００の初期状態として未加工状態が選択される使用形態である。第２使用形態はピン２００の初期状態として加工済状態が選択される使用形態である。ホルダ１１０にセットするピン２００の種類によりホルダユニット１００の使用形態を選択できる。
【００５６】
図８は第１使用形態によるスクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態を示す。走行距離が短い状態とは、例えば走行距離が０ｍ以上かつ基準距離未満の状態である。基準距離は例えば一般的なピンに要求される寿命の１割程度の走行距離である。スクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態では、ホイール内周面１２２は多数の粒子突出部２３２の角２３４に接触する。スクライブ加工時のスクライビングホイール１２０の回転にともなうホイール内周面１２２と粒子突出部２３２の角２３４との摩擦により、粒子突出部２３２の角２３４が摩耗し、粒子突出部２３２におけるホイール内周面１２２との接触部分はホイール内周面１２２の形状に倣うように次第に変化する。
【００５７】
図９は第１使用形態によるスクライビングホイール１２０の走行距離が長い状態を示す。走行距離が長い状態とは、例えば走行距離が基準距離以上の状態である。スクライビングホイール１２０の走行距離が長い状態では、粒子突出部２３２におけるホイール内周面１２２との接触部分はホイール内周面１２２に倣う面２３６である。面２３６における高耐摩耗粒子２３０とホイール内周面１２２との接触面積は、スクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態と比較して増加している。このため、スクライビングホイール１２０の走行距離が長くなるにつれて走行距離の増加に対する高耐摩耗粒子２３０の摩耗量は次第に減少する。なお、粒子突出部２３２の摩耗量が多い場合、結合層２４０の一部も摩耗する。結合層２４０は高耐摩耗粒子２３０と比較して十分に硬度が低く、スクライビングホイール１２０との接触により除去される。多数の粒子突出部２３２のうち、ホイール内周面１２２と接触しない粒子突出部２３２の状態は初期状態と同様である。
【００５８】
図１０は第２使用形態によるスクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態を示す。スクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態では、ホイール内周面１２２は多数の粒子突出部２３２の平面２３５に接触する。先端に角２３４が存在する粒子突出部２３２が含まれる場合、ホイール内周面１２２がその角２３４に接触する場合もある。スクライブ加工時のスクライビングホイール１２０の回転にともなうホイール内周面１２２と粒子突出部２３２との摩擦により、粒子突出部２３２におけるホイール内周面１２２との接触部分が摩耗するが、第１使用形態とは異なり保護層２２０の表面が多数の平面２３５により構成されるため、第１使用形態と比較して摩耗による形状の変化量がさらに少ない。
【００５９】
図１１は第２使用形態によるスクライビングホイール１２０の走行距離が長い状態を示す。粒子突出部２３２の摩耗量が少ないため、スクライビングホイール１２０の走行距離が長い状態でもホイール内周面１２２と保護層２２０との関係はスクライビングホイール１２０の走行距離が短い状態とほぼ同様である。
【００６０】
ホルダユニット１００の各部の寸法は例えば次のように決められる。スクライビングホイール１２０の外径は１ｍｍ〜７ｍｍの範囲から選択される。一例では、スクライビングホイール１２０の外径は２ｍｍである。スクライビングホイール１２０の厚さは０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲から選択される。一例では、スクライビングホイール１２０の厚さは０．６４ｍｍである。幅方向ＤＢにおけるアーム１１２の間隔は０．４ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲から選択される。一例では、アーム１１２の間隔は０．６６ｍｍである。第１挿入孔１１４の直径ＲＡは０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲から選択される。一例では、第１挿入孔１１４の直径ＲＡは０．８ｍｍである。第２挿入孔１２１の直径ＲＢは０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲から選択される。一例では、第２挿入孔１２１の直径ＲＢは０．８ｍｍである。ピン２００の太さＲＣは０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲から選択される。一例では、ピン２００の太さＲＣは０．７７ｍｍである。
【００６１】
一例では、保護層２２０の諸元は次のとおり決められる。高耐摩耗粒子２３０の層構成は１層、２層、および、３層以上の多層から選択される。高耐摩耗粒子２３０の粒度はメッシュサイズ標記では＃８００〜＃１５００の範囲から選択される。高耐摩耗粒子２３０の粒径は５μｍ〜３０μｍの範囲から選択される。結合剤にはニッケル、または、ニッケルを含む合金が用いられることが好ましい。保護層２２０の厚さは５μｍ〜３０μｍの範囲から選択される。
【００６２】
(実施例)
実施形態のホルダユニット１００および基準ホルダユニットの性能を評価する試験を実施した。以下の説明では、実施形態のホルダユニット１００に関連する符号を省略する。また、スクライビングホイールの走行距離をホイール走行距離と記述する。
【００６３】
この試験では、ホイール内周面とピン外周面との摩擦により生じる音のサウンドレベル、および、ピン外周面の摩耗量を測定し、それぞれの結果を元にホルダユニットの性能を総合的に評価した。総合評価の種類はＸ、Ｙである。総合評価がＸのホルダユニットによれば、ホイール走行距離が長い場合でも適正な品質の被加工物が得られる。総合評価がＹのホルダユニットによれば、ホイール走行距離が長い場合に被加工物の品質が低下するおそれがある。ただし、ホイール走行距離と被加工物の品質との関係を把握し、適正な品質の被加工物が得られる加工条件の元で総合評価がＹのホルダユニットを使用する場合には、実際のスクライブ加工時に特別な支障は生じない。
【００６４】
試験には、スクライビングホイールが被加工物の表面上を走行する状況に類似する状況でスクライビングホイールを走査できる試験機を用いた。試験機には測定対象のホルダユニットがセットされる。セットされたホルダユニットのスクライビングホイールは試験機のローラに接触する。ローラが回転することによりスクライビングホイールが回転し、実際のスクライブ加工時におけるスクライビングホイールの走査と類似する状況でスクライビングホイールが走査される。
【００６５】
サウンドレベルの測定には試験機に設けられる振動センサ、および、振動センサの測定結果を解析するデータレコーダを用いた。振動センサはホイール内周面とピン外周面との摩擦により生じる音を測定する。振動センサの測定結果はデータレコーダに入力される。データレコーダは振動センサの測定結果を周波数解析し、サウンドレベルに変換する。サウンドレベルはリファレンスに対する相対値である。リファレンスとして、基準ホルダユニットを用いたスクライブ加工時にファイバーが発生した時点でのサウンドレベルを設定した。この試験では、リファレンスのサウンドレベルを最大のレベルである５に設定した。サウンドレベルはスクライビングホイールの回転状態の安定性と相関する。スクライビングホイールの回転状態の安定性が高いほどサウンドレベルが小さくなる。サウンドレベルが４、５に対応するスクライビングホイールの回転状態は、スクライブ加工時においてファイバーが形成される場合のスクライビングホイールの回転状態に類似する。
【００６６】
ピン外周面の摩耗量の測定には３次元測定機を用いた。摩耗量の測定のため、ホイール走行距離が０ｍの状態、および、ホイール走行距離が所定の走行距離に達した状態のそれぞれにおいて、ホルダユニットからピンを抜き出し、そのピンを３次元測定機にセットし、３次元測定機によりピン外周面のプロファイルを測定した。基準ホルダユニットを用いた試験では、所定の走行距離は３０００ｍである。実施形態のホルダユニットを用いた試験では、所定の走行距離は１１０００ｍである。
【００６７】
ピン外周面のプロファイルの測定結果からピン外周面の摩耗量を確認した。具体的には、ホイール走行距離が０ｍの状態におけるピン外周面のプロファイルと、ホイール走行距離が所定の走行距離の状態におけるピン外周面のプロファイルとの差から、ピン外周面の摩耗量が求められる。ピンの寿命はピン外周面の摩耗量と相関する。ピン外周面の摩耗量が基準の摩耗量以下の場合、ピンが所定の寿命を持つと判定できる。基準ホルダユニットのピンと実施形態のホルダユニットのピンとは構造が相違するため、基準の摩耗量の設定方法が異なる。実施形態のホルダユニットのピンに関する基準の摩耗量は、主に所定の走行距離およびピンの初期状態における保護層の厚さとの関係に応じて設定される。例えば、所定の走行距離が所定の寿命に対応する場合、基準の摩耗量は少なくともピンの初期状態における保護層の厚さよりも小さい。所定の走行距離が所定の寿命よりも短い場合、基準の摩耗量はさらに小さく設定される。
【００６８】
図１２は試験結果の一例である。試験に用いたホルダユニットは２種類の基準ホルダユニット、および、２種類の実施形態のホルダユニットの合計４種類である。２種の基準ホルダユニットをそれぞれ測定対象Ａ１、測定対象Ａ２と記述する。２種の実施形態のホルダユニットをそれぞれ測定対象Ｂ１、測定対象Ｂ２と記述する。各測定対象Ａ１〜Ｂ２において互いに対応する要素のサイズは同一である。全ての測定対象のホイール内周面には、ホイール内周面の算術平均粗さＲａが０．００５μｍ以下、かつ、最大高さＲｚが０．０５μｍ以下となるように鏡面加工が施された。ホイール内周面とピン外周面との間は無潤滑である。
【００６９】
基準ホルダユニットに関する試験条件は次のとおりである。測定対象Ａ１、Ａ２の相違点はピンを構成するダイヤモンド粒子の粒径および組成である。測定対象Ａ１、Ａ２に関する他の条件は同一である。スクライビングホイールおよびピンはそれぞれダイヤモンド焼結体である。測定対象Ａ１のダイヤモンド粒子の粒径は１μｍ以下である。測定対象Ａ２のダイヤモンド粒子の粒径は１μｍ〜３μｍである。
【００７０】
実施形態のホルダユニット１００に関する試験条件は次のとおりである。測定対象Ｂ１、Ｂ２の相違点は高耐摩耗粒子２３０の粒径、および、ピン２００の初期状態である。測定対象Ｂ１、Ｂ２に関する他の条件は同一である。ピン本体２１０の材料は炭素工具鋼である。高耐摩耗粒子２３０の種類はダイヤモンド粒子である。結合層２４０は電解ニッケルめっきにより形成されたニッケルの層である。測定対象Ｂ１のピン２００の高耐摩耗粒子２３０の粒径は粒度表示で＃１５００である。測定対象Ｂ１のピン２００の初期状態は未加工状態である。測定対象Ｂ２のピン２００の高耐摩耗粒子２３０の粒径は粒度表示で＃８００である。測定対象Ｂ２のピン２００の初期状態は加工済状態である。研磨加工の方法はダイヤモンド砥粒を用いたセンタレス加工である。
【００７１】
測定対象Ａ１に関する試験結果は次のとおりである。ホイール走行距離１００ｍではサウンドレベルは１である。ホイール走行距離１５００ｍではサウンドレベルは４である。ホイール走行距離３０００ｍではサウンドレベルは５である。ホイール走行距離３０００ｍにおけるピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であるが、ピン外周面の形状はホイール内周面の形状に倣うようにわずかに変化している。測定対象Ａ１では、サウンドレベルが４、５に達する場合があるため、ホルダユニットの性能に関する総合評価はＹである。なお、ホイール走行距離３０００ｍでサウンドレベルが５に達することが確認されたため、ホイール走行距離が３０００ｍよりも長い場合についてはサウンドレベルを測定していない。図中の斜線はこれを示している。
【００７２】
測定対象Ａ２に関する試験結果は次のとおりである。ホイール走行距離１００ｍではサウンドレベルは２である。ホイール走行距離１５００ｍではサウンドレベルは３．５である。ホイール走行距離３０００ｍではサウンドレベルは５である。ホイール走行距離３０００ｍにおけるピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であるが、ピン外周面の形状はホイール内周面の形状に倣うようにわずかに変化している。測定対象Ａ２では、サウンドレベルが５に達する場合があるため、ホルダユニットの性能に関する総合評価はＹである。なお、ホイール走行距離３０００ｍでサウンドレベルが５に達することが確認されたため、ホイール走行距離が３０００ｍよりも長い場合についてはサウンドレベルを測定していない。図中の斜線はこれを示している。
【００７３】
測定対象Ｂ１に関する試験結果は次のとおりである。ホイール走行距離１００ｍではサウンドレベルは２である。ホイール走行距離１５００ｍではサウンドレベルは１である。ホイール走行距離３０００ｍではサウンドレベルは１である。ホイール走行距離５０００ｍ、８０００ｍ、１１０００ｍではサウンドレベルは０．５である。ホイール走行距離１１０００ｍにおけるピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であり、測定対象Ａ１、Ａ２と比較してピン外周面の形状の変化が小さい。測定対象Ｂ１では、サウンドレベルの最大値が２であり、ピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であるため、ホルダユニットの性能に関する総合評価はＸである。
【００７４】
ホイール走行距離５０００ｍ、８０００ｍ、１１０００ｍの場合のサウンドレベルがホイール走行距離１００ｍ、１５００ｍ、３０００ｍの場合のサウンドレベルよりも低い理由は次のように考えられる。ホイール内周面との接触により粒子突出部の角が摩耗し、高耐摩耗粒子におけるホイール内周面との接触部分がホイール内周面の形状に倣うように変化し、高耐摩耗粒子とホイール内周面との接触面積が増加した。これにより、スクライビングホイールが回転しても高耐摩耗粒子の摩耗が実質的に生じない状態、または、高耐摩耗粒子の摩耗が進行しにくい状態に遷移し、スクライビングホイールの回転状態が安定し、サウンドレベルが低下したと考えられる。
【００７５】
測定対象Ｂ２に関する試験結果は次のとおりである。ホイール走行距離１００ｍ、１５００ｍ、３０００ｍ、５０００ｍ、８０００ｍ、１１０００ｍのいずれでもサウンドレベルは０．５である。ホイール走行距離１１０００ｍにおけるピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であり、測定対象Ａ１、Ａ２と比較してピン外周面の形状の変化が小さい。測定対象Ｂ２では、サウンドレベルの最大値が０．５であり、ピン外周面の摩耗量は基準の摩耗量以下であるため、ホルダユニットの性能に関する総合評価はＸである。
【００７６】
(変形例)
上記実施形態は本発明に関するホルダユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関するホルダユニットは実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。
【００７７】
・ピン２００の断面形状は任意に変更可能である。一例では、ピン２００の断面形状は多角形である。多角形の一例は四角形、六角形、および、八角形である。保護層２２０は多角形であるピン本体２１０の外周面２１１を覆うように形成される。
【００７８】
・高耐摩耗粒子２３０の形状は任意に変更可能である。一例では、高耐摩耗粒子２３０の形状は球である。
・スクライビングホイール１２０の構造は任意に変更可能である。スクライビングホイール１２０のホイール内周面１２２以外の部分はホイール内周面１２２を構成する高耐摩耗材料とは別の材料により構成される。別の材料の一例はホイール内周面１２２を構成する高耐摩耗材料とは別の高耐摩耗材料、または、超硬合金である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    ：スクライブ装置
１００  ：ホルダユニット
１１０  ：ホルダ
１２０  ：スクライビングホイール
１２１  ：第２挿入孔(スクライビングホイールの挿入孔)
１２１Ａ：中間部
１２２  ：内周面
２００  ：ピン
２１０  ：ピン本体
２１１  ：外周面
２２０  ：保護層
２３０  ：高耐摩耗粒子
２３１  ：粒子被覆部
２３２  ：粒子突出部
２３３  ：表面
２３５  ：平面
２４０  ：結合層(結合剤の層)
２４１  ：表面
ＣＢ    ：中心軸心(挿入孔の中心軸心)
【図１】
2019209506.tif 000003
【図２】
2019209506.tif 000004
【図３】
2019209506.tif 000005
【図４】
2019209506.tif 000006
【図５】
2019209506.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019209506.tif 000009
【図８】
2019209506.tif 000010
【図９】
2019209506.tif 000011
【図１０】
2019209506.tif 000012
【図１１】
2019209506.tif 000013
【図１２】
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