(57)【要約】    【課題】  切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができるガラス板の切断方法及びガラス板切断装置を提供する。    【解決手段】  ガラス板切断装置１は、装置本体１０と、装置本体１０の内部に設けられ、装置本体１０の内部に搬送されるガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置２０と、引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置３０とを備える。応力付与装置２０は、所定の曲率半径を有し且つ装置本体１０内部に搬入される長尺状のガラス板の底面を支持する支持ローラ１１と、ガラス板に対して支持ローラ１１の反対側であって且つ支持ローラ１１に関してガラス板の搬入側に配設され、装置本体１０に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬入側ローラ１２と、ガラス板に対して支持ローラ１１の反対側であって支持ローラ１１に関してガラス板の搬出側に配設され、装置本体１０に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬出側ローラ１３とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与ステップと、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成ステップとを有することを特徴とするガラス板の切断方法。
【請求項２】
前記応力付与ステップは、所定の曲率半径を有する円筒部材の側面で前記ガラス板の一方の主面を支持する支持ステップと、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧ステップとを有することを特徴とする請求項１記載のガラス板の切断方法。
【請求項３】
前記引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス板の切断方法。
【請求項４】
ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置と、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置とを備えることを特徴とするガラス板切断装置。
【請求項５】
前記応力付与装置は、所定の曲率半径を有し且つその側面において前記ガラス板の一方の主面を支持する円筒部材と、前記ガラス板の他方の主面側に配設され、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧部材とを備えることを特徴とする請求項４記載のガラス板切断装置。
【請求項６】
前記引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする請求項４又は５記載のガラス板切断装置。
【請求項７】
前記円筒部材及び前記押圧部材は、夫々軸心の周りを回転可能なローラからなることを特徴とする請求項５又は６記載のガラス板切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板の切断方法及びガラス板切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスの切断方法として、切り筋を形成させたガラス表面に応力を付与してガラスを切断する割断や砥粒を用いてガラスを切断する砥粒加工に代表される機械加工、及びレーザや放電によりガラスを切断する物理加工が知られている。さらに、機械加工としての砥粒加工では、砥粒を固定させた回転体を用いてガラスを切断する固定砥粒加工や、砥粒の噴射によりガラスを切断する遊離砥粒加工等が用いられている。
【非特許文献１】山根正之編、「ガラス工学ハンドブック」、第１版、日本、朝倉書店、１９９９年７月５日、ｐ．３９２―３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、割断による切断では、切断面にチッピングが発生することにより切断面を鏡面に形成することができず、チッピングを砥石で削り落とす面取り処理が必要となり作業が煩雑になるという問題点がある。また、レーザ等を用いた物理加工では、レーザによる加熱部を急冷して該加熱部から亀裂を発生及び成長させることによりガラス板を切断するが、ガラス板の幅が小さい値、例えば５．０ｍｍ以下である場合は、加熱部から亀裂を発生させることができず、切断面を鏡面に形成することができない。
【０００４】
本発明の目的は、切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができるガラス板の切断方法及びガラス板切断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載のガラス板の切断方法は、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与ステップと、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成ステップとを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のガラス板の切断方法は、請求項１記載のガラス板の切断方法において、前記応力付与ステップは、所定の曲率半径を有する円筒部材の側面で前記ガラス板の一方の主面を支持する支持ステップと、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧ステップとを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のガラス板の切断方法は、請求項１又は２記載のガラス板の切断方法において、前記引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載のガラス板切断装置は、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置と、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載のガラス板切断装置は、請求項４記載のガラス板切断装置において、前記応力付与装置は、所定の曲率半径を有し且つその側面において前記ガラス板の一方の主面を支持する円筒部材と、前記ガラス板の他方の主面側に配設され、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧部材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載のガラス板切断装置は、請求項４又は５記載のガラス板切断装置において、前記引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載のガラス板切断装置は、請求項５又は６記載のガラス板切断装置において、前記円筒部材及び前記押圧部材は、夫々軸心の周りを回転可能なローラからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のガラス板の切断方法及び請求項４記載のガラス板切断装置によれば、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与し、引張り応力が付与された部位に予備亀裂を形成するので、予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより引張り応力の方向に対して垂直な方向に亀裂が進行し、これによりガラス板が切断される。したがって、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。
【００１３】
請求項２記載のガラス板の切断方法及び請求項５記載のガラス板切断装置によれば、曲率半径を有する円筒部材の側面でガラス板の一方の主面を支持し、ガラス板の他方の主面を円筒部材の側面に向かう方向に押圧するので、円筒部材の側面に沿ってガラス板が湾曲し、もってガラス板に均一且つ方向の揃った引張り応力を付与することができる。
【００１４】
請求項３記載のガラス板の切断方法及び請求項６記載のガラス板切断装置によれば、引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上且つガラス板の平均破壊強度以下であるので、予備亀裂を形成した位置を出発点としてガラス板を確実に切断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係るガラス板の切断方法が適用されるガラス板切断装置を概略的に示す図である。
【００１７】
図１において、ガラス板切断装置１は、装置本体１０と、装置本体１０の内部に設けられ、装置本体１０の内部に搬送されるガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置２０と、引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置３０とを備える。
【００１８】
応力付与装置２０は、所定の曲率半径を有し且つ装置本体１０内部に搬入される長尺状のガラス板の底面を支持する支持ローラ（円筒部材）１１と、ガラス板に対して支持ローラ１１の反対側であって且つ支持ローラ１１に関してガラス板の搬入側に配設され、装置本体１０に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬入側ローラ（押圧部材）１２と、ガラス板に対して支持ローラ１１の反対側であって支持ローラ１１に関してガラス板の搬出側に配設され、装置本体１０に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬出側ローラ（押圧部材）１３とを備える。
【００１９】
搬入側ローラ１２は、支持ローラ１１の軸心に向かう方向に移動することによりガラス板を支持ローラ１１の外周面（側面）上に押圧する。また、搬出側ローラ１３は、ガラス板を装置本体１０から搬出すると共に、支持ローラ１１の軸心に向かう方向に移動することによりガラス板を支持ローラ１１の外周面（側面）上に押圧する。
【００２０】
図２は、図１における予備亀裂形成装置３０の近傍の拡大図である。
【００２１】
図２において、予備亀裂形成装置３０は、カッターホイール３１と、このカッターホイール３１を支持ローラ１１に対して移動させる駆動装置３２とを備える。
【００２２】
この予備亀裂形成装置３０では、カッターホイール３１を駆動装置３２によって保持し、駆動装置３２をガラス板に向かう方向（図の矢印方向）に移動してカッターホイール３１の外周縁部をガラス板の角隅部に接触させる。これにより、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３の間に位置するガラス板に所定の深さの予備亀裂が形成される。
【００２３】
図３は、図１のガラス板切断装置１により実行されるガラス板の切断方法を説明する図であり、図４は、図３のガラス板の切断方法の続きを説明する図である。
【００２４】
図３及び図４において、まず、長尺状のガラス板を装置本体１０内に搬入し、ガラス板の底面を支持ローラ１１により支持する（図３（ａ））。次に、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３を支持ローラ１１の軸心に向かう方向に移動し、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３の間に位置するガラス板を支持ローラ１１の外周面（側面）に沿うように押圧する（図３（ｂ））。これにより、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３の間に位置するガラス板に均一且つ方向の揃った引張り応力を付与することができる。
【００２５】
ここで、ガラス板に付与する引張り応力は、９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上である。これにより、ガラス板を確実に切断することができる。また、好ましくは、１９．６ＭＰａ（２．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上であり、２９．４ＭＰａ（３．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上であるのが最も好ましい。引張り応力が９．８ＭＰａ以下である場合、実質的にガラス板を切断することができないからである。
【００２６】
また、引張り応力は、ガラス板の平均破壊強度以下である。これにより、予備亀裂を形成した位置を出発点としてガラス板を確実に切断することができる。引張り応力がガラス板の平均破壊強度以上である場合は、予備亀裂以外の位置で亀裂が発生し、所望の位置でガラス板を切断することができないからである。また、引張り応力はガラス板の平均破壊強度の１／２であることが好ましく、平均破壊強度の１／３であるのがより好ましい。
【００２７】
次に、ガラス板に均一な引張り応力を付与した状態で、予備亀裂形成装置３０によりガラス板の上面の角隅部に予備亀裂を発生させる（図３（ｃ））。予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより、予備亀裂の最奥部から亀裂が発生すると共にこの亀裂が予備亀裂の深さ方向に進行してガラス板の底面に到達し、これによりガラス板が切断される。亀裂の発生により形成された切断面は鏡面に形成される。
【００２８】
さらに、搬出側ローラ１３を回転して切断されたガラス板を搬出し（図４（ａ））、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３を支持ローラ１１の軸心から離れる方向に移動し（図４（ｂ））、その後、図３（ａ）〜図４（ｂ）で説明した工程を繰り返す。
【００２９】
本実施の形態によれば、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与し、引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成するので、予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより、引張り応力に対して垂直な方向、すなわちガラス板の厚み方向に亀裂が進行し、これによりガラス板が切断される。したがって、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。また、切断時に切り子が発生しないため、カレット（切り子）によるガラス板の損傷がなく、ガラス板の製品歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
また、ガラス板に付与される引張り応力の方向に対して垂直に亀裂が進行するので、支持ローラ１１の軸心に対して所定の角度となるようにガラス板を固定することにより、ガラス板を所定の角度で切断することができる。
【００３１】
ここで、切断面を鏡面に形成することができる引張り応力の範囲は、次のように見積もることができる。引張り応力を付与した状態で予備亀裂を形成すると、予備亀裂の最奥部から亀裂が発生し、この亀裂の近傍に鏡面が形成される。亀裂の発生により形成された鏡面の半径をＲとし、引張り応力σとすると、鏡面半径Ｒと引張り応力σとの関係は、以下のような式で表される。尚、下記（１）式において、ａはガラス板の組成に固有の定数である。
【００３２】
Ｒ＝ａ／σ２                                          …（１）
予備亀裂を形成したガラス板に所定の引張り応力を付与した場合において、亀裂が進行せずガラス板が切断されなかったときの予備亀裂の最大長さを測定し、また、瞬時に亀裂が進行してガラス板が切断されたときの予備亀裂の最小長さを測定した。上記測定において、ガラス板に付与する引張り応力は、０〜１．１×１０２ＭＰａ（１．１×１０３ｋｇ／ｃｍ２）の範囲で変化させた。また、上記（１）式を用いて、各引張り応力で切断されたガラス板の鏡面半径を算出した。
【００３３】
図５は、引張り応力と鏡面半径との関係及び引張り応力と予備亀裂の寸法との関係を夫々示す図である。
【００３４】
図５に示すように、引張り応力が９．８ＭＰａ（１．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）以上である場合は、０．５ｍｍ以下の予備亀裂をガラス板に形成することにより、亀裂を進行してガラス板を切断することができる。また、鏡面を形成するために必要とされる引張り応力σの範囲は、鏡面半径が引張り応力の２乗に反比例するため、鏡面半径がガラス板の断面における最大対角寸法に等しくなるときの値以下となる。これにより、ガラス板の切断面を全体に亘って鏡面に形成することができる。
【００３５】
例えば、３９．２ＭＰａ（４．０×１０２ｋｇ／ｃｍ２）の引張り応力を加えた場合、０．１ｍｍ程の予備亀裂により亀裂が進行し、３．１ｍｍまでの断面寸法までのガラス物品を鏡面に切断可能である。
【００３６】
図６は、図１における支持ローラ１１の変形例を示す図である。
【００３７】
図６において、支持ローラ６０は、装置本体１０に可動自在に取付けられ、ガラス板を支持すると共にローラ１２と協働してガラス板を挟持するローラ６１と、装置本体１０に可動自在に取付けられ、ガラス板を支持すると共にローラ１３と協働してガラス板を挟持するローラ６２とを有する。
【００３８】
上記のように構成されるガラス板切断装置１では、長尺状のガラス板を、ローラ６１及びローラ６２により支持しながら装置本体１０内に搬入し、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３を夫々ローラ６１及びローラ６２に向かう方向に移動することによりガラス板を挟持する。次に、搬入側ローラ１２及びローラ６１を装置本体１０の上部方向に移動すると共に搬出側ローラ１３及びローラ６２を装置本体１０の上部方向に移動し、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３を所定の位置で固定する。これにより、ガラス板が上部方向に湾曲し、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３の間に位置するガラス板の長手方向に均一な引張り応力を付与する。この結果、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。
【００３９】
本実施の形態では、搬入側ローラ１２及びローラ６１を装置本体１０の上部方向に移動すると共に搬出側ローラ１３及びローラ６２を装置本体１０の上部方向に移動するが、これに限るものではなく、搬入側ローラ１２及びローラ６１を装置本体１０に関して水平方向に移動すると共に、搬出側ローラ１３及びローラ６２を装置本体１０に関して水平方向且つ搬入側ローラ１２及びローラ６１と反対の方向に移動してもよい。これにより、ガラス板に引張り応力を確実に付与することができる。
【００４０】
また、予備亀裂形成装置３０は、カッターホイールを用いてガラス板に予備亀裂を形成するが、これに限るものではなく、ダイヤモンドビット、レーザ、サンドブラスト、又はウォータージェットを用いてガラス板に予備亀裂を発生させるものであってもよい。
【００４１】
本実施の形態において、支持ローラ１１は、装置本体１０に関して鉛直方向に可動自在に設けられてもよい。これにより、ガラス板に確実に引張り応力を付与することができる。
【００４２】
また、予備亀裂形成装置３０は、ヒータ等の加熱装置を有し、搬入側ローラ１２及び搬出側ローラ１３の間に位置するガラス板の表面を局部加熱するものであってもよい。これにより、ガラス板にチッピングを発生させることなく予備亀裂を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るガラス板の切断方法が適用されるガラス板切断装置を概略的に示す図である。
【図２】図１における予備亀裂形成装置の近傍の拡大図である。
【図３】図１のガラス板切断装置により実行されるガラス板の切断方法を説明する図である。
【図４】図３のガラスの切断方法の続きを示す図である。
【図５】引張り応力と鏡面半径との関係及び引張り応力と予備亀裂の寸法との関係を夫々示す図である。
【図６】図１における支持ローラの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ガラス板切断装置
１０  装置本体
１１  支持ローラ
１２  搬入側ローラ
１３  搬出側ローラ
２０  応力付与装置
３０  予備亀裂形成装置
３１  カッターホイール
３２  駆動装置
【図１】
2007076953.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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