專利名稱：用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及顯示器玻璃基板，且具體涉及一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法。
背景技術(shù)：
平板顯示器基板的制造工藝需要特定尺寸的玻璃基板，該基板能夠在標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)裝置上進(jìn)行處理。為了得到具有適當(dāng)尺寸的基板，采用機(jī)械劃刻和斷開工藝，或采用激光劃刻技術(shù)。這些確定尺寸的方法中的每種都需要邊緣修整。修整工藝包括對邊緣進(jìn)行研磨和/或拋光，以去除尖銳的邊緣及會(huì)使基板的強(qiáng)度和耐久度降低的其它缺陷。另外，在制造LCD面板中有許多需要操作的工藝步驟。因此，用于液晶顯示器(LCD)的玻璃基板要有能足夠承受機(jī)械操作和接觸的邊緣。經(jīng)修整的邊緣是通過用金屬研磨砂輪研磨未經(jīng)修整的邊緣而形成。在常規(guī)系統(tǒng)中，玻璃基板被放置在卡盤上并行進(jìn)經(jīng)過一系列的研磨位置。每個(gè)位置裝配有根據(jù)置于砂輪上的砂粒的粗糙度/細(xì)度的不同而不同的研磨砂輪。在玻璃基板通過每個(gè)研磨位置之后修整工藝完成。然而，當(dāng)玻璃沒有相對于砂輪適當(dāng)對準(zhǔn)時(shí)，修整后的玻璃基板質(zhì)量就會(huì)下降。具體來說，玻璃未對準(zhǔn)會(huì)對玻璃的尺寸精度產(chǎn)生負(fù)面影響。其次，玻璃未對準(zhǔn)會(huì)使邊緣質(zhì)量較差，這通常導(dǎo)致基板的強(qiáng)度較差。因而，在LCD處理步驟中會(huì)發(fā)生基板破裂。由于要求顯示器的尺寸越來越大，使上述問題進(jìn)一步惡化。這樣的要求以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益促使有源陣列液晶顯示器(AMLCD)制造商生產(chǎn)更大的顯示器基板。因此提供具有必需有的邊緣質(zhì)量、尺寸精度和強(qiáng)度的較大顯示器基板是十分重要的。

考慮有三種措施來解決上述問題。在一種措施中，基板制造商考慮可提供改善對準(zhǔn)精度的研磨系統(tǒng)。遺憾的是，由于LCD的制造商使用越來越大的基板，當(dāng)基板尺寸增加時(shí)，對對準(zhǔn)公差的要求也越來越嚴(yán)格。精確的對準(zhǔn)越來越重要，因?yàn)樵谔幚磔^大的基板時(shí)，小的偏斜角會(huì)轉(zhuǎn)化成為較大的誤差。這種措施的一個(gè)缺點(diǎn)是雖然可以得到具有要求精度的對準(zhǔn)工具，但由于磨損，無法長久保持該精度。在另一種所考慮的措施中，可采用通過去除更多的材料來補(bǔ)償對準(zhǔn)精度的不足的研磨系統(tǒng)。通常，邊緣修整研磨系統(tǒng)僅需去除大約100微米的材料。該概念就是提供較大的基板，去除正確的量來滿足尺寸需要。完成該目標(biāo)的一種方法是使用包括多重研磨步驟的系統(tǒng)。這就轉(zhuǎn)化為更多的砂輪軸和更多的砂輪。該方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于附屬加處理裝置的花費(fèi)。另外，一旦得到這樣的裝置，就需要對更多的裝置進(jìn)行更多的維護(hù)。去除更多材料的另一種措施是采用更粗糙的砂輪。遺憾的是，由于更粗糙的修整使基板更易破裂，因此這一選擇并沒有吸引力。去除更多材料的又一種方式是使基板橫向經(jīng)過修整系統(tǒng)的速度減慢。遺憾的是，該方法會(huì)降低生產(chǎn)量和研磨邊緣質(zhì)量。另外，如果要保持生產(chǎn)量的話就需要增加資金預(yù)算。在所考慮的又一種方式中，可使用跟蹤基板邊緣的自對準(zhǔn)研磨系統(tǒng)。該壓力進(jìn)給研磨方法施加垂直于基板邊緣的預(yù)定的力。砂輪通過繞樞軸件旋轉(zhuǎn)而隨著邊緣的即時(shí)位置移動(dòng)，或跟蹤該位置。由于砂輪的位置是由基板邊緣的位置決定的，最后生成的基板產(chǎn)品相對于常規(guī)研磨的基板來說提高了尺寸精度。遺憾的是，該技術(shù)同樣也有缺點(diǎn)。在常規(guī)壓力進(jìn)給系統(tǒng)中所采用的柱形樞軸包括機(jī)械軸承。為了克服這些機(jī)械軸承的摩擦力，必須施加約為16N的垂直力。該力超出了玻璃基板的強(qiáng)度，如果施加了那樣的力則會(huì)發(fā)生破裂。雖然壓力進(jìn)給研磨法是有前途的，但在上述問題沒有解決之前無法使用?？紤]到上述內(nèi)容，希望提供一種構(gòu)造為去除精確玻璃量、同時(shí)又保持邊緣質(zhì)量的邊緣修整設(shè)備。還需要提供一種提高尺寸精度的邊緣修整設(shè)備。另外，該邊緣修整設(shè)備應(yīng)可適時(shí)地對玻璃的邊緣進(jìn)行修整，而不會(huì)降低所需的玻璃強(qiáng)度和邊緣質(zhì)量屬性。所需要的是一種可提供上述特征同時(shí)又可克服以上所討論的常規(guī)壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的局限性的壓力進(jìn)給研磨設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述的需求。本發(fā)明的壓力進(jìn)給研磨設(shè)備提供一種克服常規(guī)壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的局限性的無摩擦系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種邊緣修整設(shè)備，該設(shè)備構(gòu)造成可去除精確量的玻璃。這樣，與由常規(guī)系統(tǒng)修整的玻璃基板相比，通過本發(fā)明修整的玻璃基板的尺寸與接受板材的尺寸接近得多。另外，本發(fā)明提供具有較高強(qiáng)度和邊緣質(zhì)量的經(jīng)修整的玻璃基板。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的設(shè)備。該設(shè)備包括研磨單元，該研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料?？諝庵С谢瑒?dòng)系統(tǒng)與該研磨單元聯(lián)接?？諝庵С谢瑒?dòng)系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，該加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)與該空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)構(gòu)造成控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得研磨單元從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置。研磨單 元施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力。該預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比，并小于會(huì)造成玻璃基板破裂的垂直力。在另一方面，本發(fā)明包括一種研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法。該方法包括以下步驟:提供空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，該加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面。研磨單元與空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接。該研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料。控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得砂輪從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置。施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力。該預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比，并小于會(huì)造成玻璃基板破裂的垂直力。玻璃基板相對于研磨單元沿切向移動(dòng)，以將從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料?；蛘?，玻璃板可保持靜止，同時(shí)研磨單元沿正在修整的玻璃的邊緣移動(dòng)。在以下詳細(xì)說明書中將闡述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，而對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說其它特征和優(yōu)點(diǎn)可從該說明書中是顯而易見的，或可通過本文所述的本發(fā)明的實(shí)踐(包括以下詳細(xì)說明書、權(quán)利要求書以及附圖)而認(rèn)識到。應(yīng)當(dāng)理解，以上的總體說明和以下的詳細(xì)說明都只是本發(fā)明的示例，意在提供對要求保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特征的總體或構(gòu)架的理解。包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖包含在該說明書中并構(gòu)成該說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理和運(yùn)行。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的立體圖；圖2示出運(yùn)行中的圖1所示壓力送料系統(tǒng)；以及圖3A是壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的平面示意圖，示出了具有偏斜的前邊緣的玻璃基板；圖3B是一圖表,示出圖3A所示布置的邊緣跟蹤性能；圖4A是壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的平面示意圖,示出具有偏斜后邊緣的玻璃基板；圖4B是一圖表,示出圖4A所示布置的邊緣跟蹤性能；圖5是一圖表，示出砂輪老化對材料去除的影響；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的立體圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，這些實(shí)施例的實(shí)例在附圖中示出。在所有附圖中盡可能地用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同或類似的部件。圖1中示出了本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例，并在所有附圖中總地用附圖標(biāo)記10來表示。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明旨在提供一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的設(shè)備。該設(shè)備包括研磨單元，該研 磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料?？諝庵С谢瑒?dòng)系統(tǒng)聯(lián)接到該研磨單元。空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，該加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)與該空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)構(gòu)造成控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得研磨單元從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置。研磨單元施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力。該預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比，并小于會(huì)造成玻璃基板破裂的垂直力。這樣，本發(fā)明的壓力進(jìn)給研磨設(shè)備克服了傳統(tǒng)壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的局限性。本發(fā)明提供了一種邊緣修整設(shè)備，該設(shè)備構(gòu)造成可去除最少量的玻璃。這樣，通過本發(fā)明修整的玻璃基板的尺寸精確度與由常規(guī)系統(tǒng)修整的玻璃基板相比原板材(接收的板材)的尺寸接近得多。另外，本發(fā)明提供具有與常規(guī)固定研磨工藝相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和邊緣質(zhì)量的經(jīng)修整的玻璃基板。如此處所實(shí)施、并由圖1示出的，披露了根據(jù)本發(fā)明的壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)10的立體圖。系統(tǒng)10包括與研磨單元30聯(lián)接的空氣軸承支承結(jié)構(gòu)20?？諝廨S承支承結(jié)構(gòu)20包括置于靜止外殼24內(nèi)的空氣軸承氣壓缸22。空氣軸承氣壓缸22與支承平臺(tái)32聯(lián)接。如圖所示，支承平臺(tái)32會(huì)繞氣壓缸22的縱向軸線12樞轉(zhuǎn)。這樣，氣壓缸22的縱向軸線12就用作研磨單元30的旋轉(zhuǎn)軸線。空氣軸承電動(dòng)機(jī)38設(shè)置在支承件32的一端上。電動(dòng)機(jī)38構(gòu)造成可驅(qū)動(dòng)砂輪34。氣壓動(dòng)力缸40與電動(dòng)機(jī)38聯(lián)接并構(gòu)造成可沿垂直于由系統(tǒng)10正在修整的玻璃基板邊緣的方向施加預(yù)定的力。配重36設(shè)置在支承件32的、與電動(dòng)機(jī)38和砂輪34相對的一端上。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識到配重36沿Z-方向平衡研磨單元30的重量。傳送器真空夾盤60靠近砂輪34設(shè)置。真空夾盤60包括突出的邊緣62，該邊緣用于對準(zhǔn)玻璃邊緣。真空夾盤60包括多個(gè)孔，這些孔與真空源連通。由于研磨/拋光操作產(chǎn)生熱量，系統(tǒng)10還在砂輪34與真空夾盤60和玻璃基板邊界連接的位置處設(shè)置冷卻劑噴嘴50?？諝廨S承支承結(jié)構(gòu)20可為任意適合的類型，只要與繞軸線12樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相反的摩擦阻力為零即可。在一實(shí)施例中，空氣軸承支承結(jié)構(gòu)20為新路機(jī)器部件股份有限公司(NewWay Machine Components, Inc.)生產(chǎn)的類型。在本發(fā)明中，空氣軸承氣壓缸22由加壓空氣薄層支承，該空氣薄層在否則會(huì)互相接觸的表面之間提供零摩擦負(fù)載支承界面。該空氣薄層軸承通過向該支承表面供給經(jīng)過該軸承自身的一股空氣流而形成。與常規(guī)的“孔”狀空氣軸承不同，本發(fā)明的空氣軸承通過多孔介質(zhì)傳送空氣，以確保在整個(gè)支承區(qū)域上壓力均勻。雖然空氣持續(xù)從支承位置處消散，但經(jīng)過軸承的連續(xù)加壓空氣流足以支承工作負(fù)載。由于零靜摩擦空氣軸承，使壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的使用成為可能。如上在背景技術(shù)部分中所討論的，必須施加大約16N的垂直力以克服常規(guī)機(jī)械軸承的摩擦力。該力超出了玻璃基板的強(qiáng)度。由于靜摩擦為零，因此可具有無限的解析性和高度的重復(fù)性。例如，由于施加在砂輪34上的垂直力不必克服任何的摩擦力，所以所施加的垂直力基本上與所要去除的材料量成比例(夾盤速度恒定)。本發(fā)明的發(fā)明人確定，在典型的系統(tǒng)設(shè)定下，每施加IN的力就轉(zhuǎn)化成去除25微米的材料。施加在邊緣上的垂直力通常在IN - 6N之間的范圍內(nèi)。這就轉(zhuǎn)化為25 - 150微米范圍內(nèi)的材料去除量。在典型應(yīng)用中，施加4N的力，致使去除大約100微米的材料。因此，本發(fā)明的零摩擦空氣軸承支承件20在尺寸精度和精確定位上具有明顯的優(yōu)越性。與零靜摩擦空氣軸承相關(guān)的還有其它特征和優(yōu)點(diǎn)。由于零靜摩擦空氣軸承還是非接觸軸承，因此實(shí)質(zhì)上是零磨損。這使機(jī)械性能保持一致，且微粒產(chǎn)生量低。另外，非接觸空氣軸承避免了常規(guī)軸承相關(guān)的潤滑劑處理的問題?？諝廨S承不使用潤滑油潤滑，只要放上即可。因此，消除了與潤滑油相關(guān)的問題。在有灰塵的環(huán)境下(干式機(jī)械加工)，由于上述由空氣流產(chǎn)生的空氣正壓力可將任何周圍環(huán)境中的灰塵顆粒去除，因此空氣軸承可自凈。相反，常規(guī)潤滑油軸承在環(huán)境中的灰塵與潤滑油混合而生成研磨漿時(shí)會(huì)受到損壞。參見圖2，示出了壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)10在運(yùn)行。首先，將玻璃基板放在真空傳送器60上，與突出的邊緣62對準(zhǔn)。施加真空從而在邊緣修整運(yùn)行的過程中將玻璃基板固定在位。在該實(shí)例中，玻璃板的尺寸大約為457mmX76mmX0.7mm。砂輪的角速度大致等于5000轉(zhuǎn)/分鐘。在起始位置處將砂輪34設(shè)置在基板的前邊緣，由氣動(dòng)氣壓缸40施加4N的垂直力(未示出)。玻璃基板由真空夾盤60沿切向以大約5米/分鐘的速度直線遞進(jìn)。在研磨/拋光運(yùn)行結(jié)束處，當(dāng)砂輪34通過玻璃基板后邊緣時(shí)，撤下該4N的垂直力，將砂輪34從基板邊緣移開。大約100微米的材料沿基板的全長被均勻地去除。注意到圖2并非按比例的，當(dāng)從起始位置移到研磨位置、或從研磨位置移到結(jié)束位置時(shí)，空氣軸承支承件20可移動(dòng)的最大距離為大約1mm。圖3A-4B為示出了本發(fā)明的邊緣跟蹤能力的實(shí)例。邊緣跟蹤指的是砂輪30在從前邊緣移到后邊緣的過程中其相對于玻璃基板的位置。跟蹤邊緣的能力是壓力進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一。這個(gè)特征解決了在常 規(guī)系統(tǒng)中存在的對準(zhǔn)問題。由于空氣軸承主軸20沒有摩擦，它使研磨單元30可跟蹤基板的邊緣，而無論該基板是否傾斜。圖3A-4B表示為驗(yàn)證本發(fā)明的邊緣跟蹤能力而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
參見圖3A，系統(tǒng)10的平面示意圖示出了具有傾斜的前邊緣的玻璃基板。在該實(shí)例中，負(fù)載氣壓缸40施加3.5N垂直于基板邊緣的力。玻璃基板通過使前邊緣偏移300微米而傾斜。圖3B是一圖表，示出了圖3A所示布置的邊緣跟蹤性能。圖3B繪出了系統(tǒng)10對于20塊基板的跟蹤性能。參見數(shù)據(jù)點(diǎn)300，該點(diǎn)代表第一塊被處理的基板，系統(tǒng)10從前邊緣和后邊緣上去除基本上相同量的材料。系統(tǒng)10從基板的中心部分去除的材料量大約少10微米。雖然也有一些偏差(見數(shù)據(jù)點(diǎn)302)，但系統(tǒng)10對基板邊緣跟蹤得非常好?？勺⒁獾皆谥貜?fù)使用之后材料的去除量會(huì)減少。這可能主要是由于砂輪34的磨損。圖4A也是系統(tǒng)10的平面示意圖。該圖示出具有傾斜后邊緣的玻璃基板。然而，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，玻璃基板由于將后邊緣偏移300微米而傾斜。同樣，負(fù)載氣壓缸40施加3.5N垂直于基板邊緣的力。圖4B是一圖表，示出了圖4A所示布置的邊緣跟蹤性能。圖4B繪出了系統(tǒng)10對于20塊基板件的跟蹤性能。參見數(shù)據(jù)點(diǎn)400，該點(diǎn)代表第一塊被處理的基板，系統(tǒng)10從前邊緣和中心邊緣部分去除基本上相同量的材料。系統(tǒng)10從基板后邊緣去除的材料量大約少10微米。參見數(shù)據(jù)點(diǎn)402，這里有一些跟蹤偏差。然而，如數(shù)據(jù)點(diǎn)404所表明的，從基板的不同邊緣上去除的材料量的差通常在10-15微米的范圍內(nèi)。所施加的力并不是決定在研磨過程中的玻璃去除量的唯一因素。砂輪表面的情況對所去除的材料量也有顯著影響。參見圖3B和4B，砂輪34的有效壽命也是邊緣研磨系統(tǒng)10的去除率中的一個(gè)因素。在常規(guī)系統(tǒng)設(shè)施中的標(biāo)準(zhǔn)研磨程序是調(diào)整砂輪，并研磨到固定位置，從而確保達(dá)到目標(biāo)尺寸。在該過程中，垂直負(fù)載將增加到需要重新調(diào)整砂輪以繼續(xù)進(jìn)行研磨的程度。如果沒有將砂輪調(diào)整到合理的負(fù)載，則砂輪將在玻璃上產(chǎn)生缺陷。通常，這些缺陷為碎片和燃燒缺陷。當(dāng)砂輪上的金剛石顆粒沒有足夠鋒利以去除所要求量的材料時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這些缺陷。另一方面，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在采用壓力進(jìn)給型的研磨時(shí)不會(huì)發(fā)生碎片和燃澆缺陷，因?yàn)槿缟纤忉尩?，設(shè)定的垂直力始終低于產(chǎn)生這些缺陷所需的力。對于壓力進(jìn)給研磨的憂慮在于隨著砂輪老化，去除率減少到無法去除足夠量的材料的程度。參見圖5，披露了顯示砂輪老化對材料去除量的影響的圖表。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，對基板邊緣施加3.5N的力。 每個(gè)起始點(diǎn)都是用新粘著調(diào)整的砂輪開始的。隨后修整差不多200塊基板。最初，系統(tǒng)10平均去除約150微米的材料。在運(yùn)行結(jié)束時(shí)，去除的材料量在50微米的范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)測試采用150直徑600粒度的砂輪以確定使用較精細(xì)的金剛石網(wǎng)相對于常規(guī)生產(chǎn)量是否有任何不同或有優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)還顯示隨著砂輪老化，砂輪網(wǎng)的摩擦下降，造成切向力分量也下降。這樣，如所預(yù)期的，在運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)增加所施加的垂直負(fù)載來補(bǔ)償摩擦力(切向負(fù)載)的下降。隨著砂輪老化，對于表面粗糙度來說，粒度大小也是一個(gè)因素。相對于使用常規(guī)系統(tǒng)修整的基板的邊緣粗糙度，本發(fā)明使用450粒度的砂輪所生產(chǎn)的邊緣略有改善。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明使用600粒度的砂輪時(shí)可看到顯著改善。當(dāng)使用450粒度的砂輪時(shí)，粗糙度隨著生產(chǎn)的單元量的上升而下降。最初，表面粗糙度在0.7-0.9微米的范圍內(nèi)。在運(yùn)行結(jié)束時(shí)(件數(shù)=200)，粗糙度在0.5-0.6微米的范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)10中采用600粒度的砂輪時(shí)，表面粗糙度保持相對穩(wěn)定(0.4-0.6微米)。還可注意到，相對于450粒度的砂輪，600粒度的砂輪可生成較好的界面。界面是研磨邊緣與基板主表面接觸的位置。600粒度的砂輪提供更光滑的界面。更光滑的界面可提高基板的結(jié)構(gòu)整體性并產(chǎn)生強(qiáng)度更好的基板。因此，具有更光滑界面的基板在后續(xù)的工藝步驟中可更好地避免破裂。如本文所實(shí)施的、并由圖6示出的，披露了根據(jù)本發(fā)明的“線性”壓力進(jìn)給研磨系統(tǒng)的立體圖。系統(tǒng)10包括與研磨單元300聯(lián)接的空氣支承滑動(dòng)件200?？諝庵С谢瑒?dòng)件200構(gòu)造成在軌道件202上滑行。軌道件202設(shè)置在支承支架100上。空氣支承滑動(dòng)件200由音圈電動(dòng)機(jī)204沿J軸線移動(dòng)。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204安裝到端板102。研磨件支承件304與空氣支承滑動(dòng)件200連接。主軸電動(dòng)機(jī)302固定到研磨件支承件304并由該研磨件支承件304支承。主軸電動(dòng)機(jī)302構(gòu)造成可驅(qū)動(dòng)砂輪300。線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204包括沿y軸線移動(dòng)空氣支承滑動(dòng)件200的驅(qū)動(dòng)連桿(未示出)。具體地說,線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204構(gòu)造成沿Y-軸線方向移動(dòng)空氣支承滑動(dòng)件以由此將研磨輪300抵靠玻璃板定位，從而沿與玻璃邊緣垂直的方向?qū)ΣＡн吘壥┘宇A(yù)定的力。靠近砂輪300布置的真空夾盤(未示出)構(gòu)造成將玻璃基板固定成相對于砂輪300沿三個(gè)維度對準(zhǔn)。已經(jīng)采用本發(fā)明來修整尺寸大于或等于
1.5mX 1.3mX 0.7mm 的玻璃基板。在邊緣修整操作過程中，線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204將砂輪300定位在y_軸線上的適當(dāng)位置，且真空夾盤沿Z-軸線移動(dòng)玻璃邊緣。一種替代方法保持玻璃板靜止，并沿正在修整的玻璃的邊緣的軸線移動(dòng)研磨單元。系統(tǒng)10還在砂輪300與真空夾盤和玻璃基板接觸的位置處設(shè)置冷卻劑噴嘴(未示出)來處理由于研磨/拋光操作產(chǎn)生熱量。在該操作期間采用的真空夾盤和傳送系統(tǒng)可類似于上述實(shí)施例中采用的系統(tǒng)/夾盤(見圖1和圖2)。線性空氣支承滑動(dòng)件200可為任意適合的類型，只要滑動(dòng)件200沿軌道件200行進(jìn)的摩擦阻力大致為零即可。在一實(shí)施例中，空氣支承滑動(dòng)件200為新路機(jī)器部件股份有限公司(New Way Machine Components, Inc.)生產(chǎn)的類型。在本發(fā)明中，空氣支承滑動(dòng)件200由加壓空氣薄層支承，該空氣薄層在滑動(dòng)件200與軌道件202之間提供零摩擦負(fù)載支承界面。該空氣薄層支承通過向 該支承表面供給經(jīng)過該支承件自身的一股空氣流而形成。與常規(guī)的“孔”狀空氣軸承不同，本發(fā)明的空氣支承通過多孔介質(zhì)傳送空氣，以確保在整個(gè)支承區(qū)域上壓力均勻。雖然空氣持續(xù)從支承位置處消散，但經(jīng)過支承件的連續(xù)加壓空氣流足以支承工作負(fù)載。同樣，由于滑動(dòng)件200與軌道202之間沒有接觸，消除了常規(guī)支承相關(guān)的摩擦、磨損和潤滑劑處理問題。此外，由于滑動(dòng)件200的“剛度”和穩(wěn)定性，以及音圈電動(dòng)機(jī)204的精確性，可實(shí)現(xiàn)精確的加載。通過將支架304安裝到空氣支承滑動(dòng)件200，可采用較重的主軸電動(dòng)機(jī)。這通常使設(shè)計(jì)者能夠采用“現(xiàn)成的”主軸電動(dòng)機(jī)包。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，主軸電動(dòng)機(jī)以7，500表面英尺/分鐘的速度來運(yùn)行砂輪。在一實(shí)施例中，線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)可由系統(tǒng)、機(jī)器、自動(dòng)部件公司(Systems, Machines, Automation Components Corporation)制造。但是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很明顯可根據(jù)尺寸、重量、力和位置精度對本發(fā)明的線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204進(jìn)行更改和變型。例如，線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)204也可以是音圈電動(dòng)機(jī)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)理解的那樣，音圈電動(dòng)機(jī)是電磁位置控制電動(dòng)機(jī)。在運(yùn)行期間，對電磁線圈的繞組施加電流以產(chǎn)生圍繞線圈的磁場。線圈周圍產(chǎn)生的磁場與致動(dòng)器內(nèi)的永久磁場相互作用。永久磁場由設(shè)置在致動(dòng)器內(nèi)的磁體產(chǎn)生。該相互作用產(chǎn)生使線圈移動(dòng)的力。力的大小和方向通過選擇性地施加電流來控制。該力賦予致動(dòng)器以往復(fù)運(yùn)動(dòng)力。往復(fù)力傳遞到諸如桿的連桿，以由此沿1-軸線移動(dòng)空氣支承滑動(dòng)件200。在一實(shí)施例中，線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)可施加高達(dá)65N的峰值力，和高達(dá)42N的連續(xù)力。施加到電動(dòng)機(jī)的電壓可以是24V或48V。圖6的實(shí)施例與圖1中給出的實(shí)施例相比較時(shí)的特征在于，較小的占地面積(18”父15”)和減輕的重量(約250磅)。使用諸如音圈的線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)還可精確地控制空氣支承滑動(dòng)件200的速度。本發(fā)明的線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)包括閉環(huán)反饋控制，該控制以大致恒定的方式對玻璃的邊緣精確地施加預(yù)定的力。線性電動(dòng)機(jī)還編程成補(bǔ)償與金剛石砂輪300相關(guān)的磨損。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)理解的那樣,砂輪300變鈍，必須增加施加到玻璃邊緣的垂直力來實(shí)現(xiàn)均勻的修整。因此，本發(fā)明包括以下非限制方面和/或?qū)嵤├?Cl.一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的設(shè)備,該設(shè)備包括:研磨單元,該研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料；空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，該空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)與研磨單元聯(lián)接，并構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，該加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面；以及線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)與空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接，并構(gòu)造成控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得該研磨單元從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置，由此研磨單元施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力，該預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比并小于致使玻璃基板破裂的垂直力。C2.如Cl的設(shè)備，其中該空氣支承滑動(dòng)件還包括:加壓空氣單元,該單元構(gòu)造成提供連續(xù)的加壓空氣流；軌道件，該軌道件 與加壓空氣單元聯(lián)接，該軌道件包括多孔介質(zhì)，該多孔介質(zhì)構(gòu)造成提供加壓空氣薄層，該空氣薄層具有大致均勻的壓力；滑動(dòng)件，該滑動(dòng)件設(shè)置在軌道件上，并構(gòu)造成支承研磨單元，在研磨操作過程中，該薄層將滑動(dòng)件與軌道件隔開。C3.如C2的設(shè)備，其中還包括與滑動(dòng)件連接的支承支架，該支承支架還構(gòu)造成支承研磨單元。C4.如前述Cl至C3中任一設(shè)備，其中研磨單元還包括:支承支架，該支承支架聯(lián)接到空氣軸承滑動(dòng)系統(tǒng)，并設(shè)置在空氣軸承滑動(dòng)系統(tǒng)的支承區(qū)域上；研磨裝置，該研磨裝置與支承支架連接并由該支承支架支承，并構(gòu)造成研磨或拋光該至少一條邊緣。C5.如C4的設(shè)備，其中支承支架是L形支架。C6.如C4或C5的設(shè)備，其中該研磨裝置還包括: 主軸電動(dòng)機(jī)，該主軸電動(dòng)機(jī)支承地連接到支承支架；以及砂輪，該砂輪可操作地與主軸電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，并由主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而以預(yù)定的速率運(yùn)行。C7.如C6的設(shè)備，其中，該砂輪為450粒度的砂輪。C8.如C6的設(shè)備，其中，該砂輪為600粒度的砂輪。C9.如CS的設(shè)備，其中主軸電動(dòng)機(jī)以7，500表面英尺/分鐘的速度來運(yùn)行砂輪。
CI0.如C8或C9的設(shè)備，其中該預(yù)定的力基本在IN — 6N的范圍內(nèi)，且該預(yù)定的量基本在25微米一 150微米的范圍內(nèi)。Cll.如ClO的設(shè)備，其中預(yù)定的力大致等于4N，且從邊緣去除的預(yù)定的材料量大致等于100微米。C12.如C6的設(shè)備，其中線性致動(dòng)電動(dòng)機(jī)編程成根據(jù)砂輪磨損改變預(yù)定的垂直力。C13.如Cl的設(shè)備，還包括傳送單元，該傳送單元靠近研磨單元設(shè)置，該傳送單元構(gòu)造成支承玻璃基板并在研磨和/或拋光工藝步驟期間相對于研磨單元沿切向移動(dòng)玻璃基板。C14.如C13的設(shè)備，其中該傳送系統(tǒng)還包括:真空夾盤，該真空夾盤用于在研磨和/或拋光工藝步驟中將玻璃基板固定在固定位置上；傳送器，該傳送器與真空夾盤聯(lián)接，并構(gòu)造成沿直線方向相對于研磨單元以預(yù)定速率移動(dòng)真空夾盤，或相反研磨單元可相對于真空夾盤移動(dòng)；以及冷卻機(jī)構(gòu)，該冷卻機(jī)構(gòu)靠近研磨單元和該至少一條邊緣的界面設(shè)置。C15.如Cl或C2至C14中可適用的任一方面的設(shè)備，其中從至少一條邊緣去除的預(yù)定量材料的寬度是均勻的。C16.一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法,該方法包括:提供空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，該加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面；將研磨單元聯(lián)接到空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，該研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料；控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得砂輪從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置；施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力，該預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比并小于會(huì)致使玻璃基板破裂的垂直力；以及相對于研磨單元沿切向移動(dòng)玻璃基板，以將從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料，或相反研磨單元可相對于玻璃移動(dòng)。C17.如C16的方法，其中該預(yù)定的力基本在IN — 6N的范圍內(nèi)，且該預(yù)定的量基本在25微米一 150微米的范圍內(nèi)。C18.如C17的方法，其中預(yù)定的力大致等于4N，且從邊緣去除的預(yù)定的材料量大致等于100微米。C19.如C16至C18中可適用的任一方面的方法，其中從至少一條邊緣去除的預(yù)定量材料的厚度是均勻的。C20.如C16至C19中可適用的任一方面的方法，其中研磨單元以7，500表面英尺/分鐘的速度運(yùn)行砂輪。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然 不脫離本發(fā)明的精神和范圍還可對本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變型。因此，意味著本發(fā)明涵蓋本發(fā)明的各種修改和變型，只要它們在所附權(quán)利要求及其等同范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法，所述方法包括: 提供空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，所述空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，所述加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面； 將研磨單元聯(lián)接到所述空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，所述研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從所述至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料； 控制所述空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得砂輪從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置； 施加垂直于所述至少一條邊緣的預(yù)定的力，所述預(yù)定的力與所述預(yù)定的量成正比并小于會(huì)致使所述玻璃基板破裂的垂直力；以及 相對于研磨單元沿切向移動(dòng)所述玻璃基板，以將從所述至少一條邊緣去除所述預(yù)定量的材料，或相反所述研磨單元可相對于所述玻璃移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的力基本在IN- 6N的范圍內(nèi)，且所述預(yù)定的量基本在25微米一 150微米的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的力大致等于4N，且從所述邊緣去除的預(yù)定的材料量大致等于100微米。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從所述至少一條邊緣去除的預(yù)定量材料的厚度是均勻的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨單元以7，500表面英尺/分鐘的速度運(yùn)行砂 輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于研磨或拋光玻璃基板的至少一條邊緣的方法。該方法包括提供空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造成在加壓空氣薄層上沿預(yù)定軸線滑動(dòng)，加壓空氣薄層提供零摩擦負(fù)載支承界面；將研磨單元聯(lián)接到空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)，研磨單元構(gòu)造成在對準(zhǔn)位置時(shí)從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料；控制空氣支承滑動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，使得砂輪從非對準(zhǔn)位置移動(dòng)到對準(zhǔn)位置；施加垂直于至少一條邊緣的預(yù)定的力，預(yù)定的力與預(yù)定的量成正比并小于會(huì)致使玻璃基板破裂的垂直力；以及相對于研磨單元沿切向移動(dòng)玻璃基板，以將從至少一條邊緣去除預(yù)定量的材料，或相反研磨單元可相對于玻璃移動(dòng)。
文檔編號B24B9/10GK103223633SQ20131013175
公開日2013年7月31日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者J·W·布朗, B·R·拉杰 申請人:康寧股份有限公司