(57)【要約】【課題】シーケンサとモーションの組み合わせという安価な制御装置で極座標型の外周研削装置の制御を高速で行うことを可能にする。【解決手段】極座標型の外周研削装置を制御する制御器１として、シーケンサ１１とモーション１２との組み合わせからなる制御器１を用い、そのシーケンサに取り付けるタッチパネル１３としてパソコン１４内蔵型のタッチパネルを取り付け、従来モーション側で行われていた微小移動ブロックの演算をパソコン１４側で行い、演算した微小移動ブロックを逐次、又は複数の微小移動ブロックを一括して、モーション１２に転送し、モーション１２は転送された微小移動ブロックを記憶して適時に出力するという制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状ワーク(9)を保持して回転するワーク軸(5)と、ワーク軸(5)の軸直角方向に直線ないし円弧移動する回転砥石(6)と、制御器(1)と、制御器(1)から数値出力される目標角にワーク軸(5)を前記回転するＣ軸モータ(28)と、制御器(1)から数値出力される目標位置に回転砥石(6)を前記移動するＸ軸モータ(51)とを備え、
前記制御器は、前記目標角及び目標位置を数値出力するＣＰＵ及び小容量のプログラム登録が可能なメモリを備えたモーションコントローラ(12)と、機械全体の順次動作指令を出力するＣＰＵ及び記憶装置を備えたシーケンスコントローラ(11)と、タッチパネルないしキー入力装置であってそれ自体がパソコン(14)を内蔵している入力装置(13)とを備え、
前記シーケンスコントローラは、その記憶装置に複数種の二次元図形パターンを記憶し、
前記パソコンは、それ自身又は前記シーケンスコントローラに記憶した極座標変換を含む演算手段で、前記入力装置から入力された図形パターン選択信号に基づいて前記シーケンスコントローラから呼び出した一の二次元図形パターンと同入力された寸法データとに基づいて決定されるワークの形状データから前記Ｃ軸モータ及びＸ軸モータに順次与える数値出力値を演算して前記シーケンスコントローラを経由して前記モーションコントローラに出力し、
前記モーションコントローラは、受取った数値出力値を前記Ｃ軸モータ及びＸ軸モータに数値出力する、
板状ワークの外周研削装置。
【請求項２】
選択された一の二次元図形パターンと入力された寸法データとに基づいて生成されるワークの形状データの複数組が、シーケンスコントローラ(11)の記憶装置に記憶される、請求項１記載の板状ワークの外周研削装置。
【請求項３】
前記パソコンで演算したＣ軸モータ(28)及びＸ軸モータ(51)に順次与える複数の数値出力値が前記モーションコントローラに一括転送される、請求項１又は２記載の板状ワークの外周研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬質脆性材からなる板状ワークの外周研削装置、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板の外周の整形加工や面取加工を行う装置に関し、特にドーム形や角丸多角形などの各種形状の板材を研削加工するのに適した上記装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状ワークの外周研削加工は、回転砥石をワークの所望形状の外周に接するようにワークの周囲を相対移動させることにより行う。この外周研削加工は、固定的に保持したワークの外周に沿って回転砥石をＸ−Ｙ平面で二次元的に移動させながら行う構造（以下、「直角座標型」と言う。）と、特許文献１に記載のように、ワークをワークの面直角方向の軸回りに回転するワーク軸に固定し、ワーク軸の回転角に応じて回転砥石をワーク軸に近接離隔する方向に移動させることによって行う構造（以下、「極座標型」と言う。）とがある。後者の構造は、小型のワークを加工するのに特に適しており、当該構造を採用することにより、設置床面積の小さいコンパクトな外周研削装置を提供できる。
【０００３】
しかし、ワークの加工形状は、通常、直角座標型で指定されるのに対し、後者の構造では、ワーク軸の回転と回転砥石の近接離隔移動という極座標型での加工となるため、直角座標型で与えられた数値データを極座標型に変換しながら加工するという制御が必要である。
【０００４】
すなわち、極座標型の外周研削装置では、ワーク軸の回転角と当該回転角に対応する回転砥石の位置とを連続的に又は微小時間間隔毎に数値制御する必要があり、その数値データを得るために座標変換を含む演算が必要である。このような演算を含む数値制御は、旋盤やマシニングセンタなどの制御に用いられているＮＣ装置を用いれば、容易に可能である。
【０００５】
しかし、板状ワークの外周研削装置は、旋盤やマシニングセンタに求められるような高度な数値制御を必要とせず、装置自体も小型かつ安価である。このような小型で動作の比較的単純な装置に高機能のＮＣ装置を取り付けると、制御装置を収容するために装置が大型になるばかりでなく、装置価格を大幅に上昇させるという問題がある。
【０００６】
そこで、比較的単純な動作を数値制御する制御ユニットとして、モーションコントローラ（以下、「モーション」と言う。）と呼ばれる制御ユニットが提供されている。モーションは、低機能のＣＰＵとメモリを備えており、シーケンスコントローラ（以下、「シーケンサ」と言う。）と組にして用いる制御ユニットである。また、モーションはメモリに小容量のプログラム登録領域を備えており、プログラムを登録することができる。
【０００７】
シーケンサは周知のように、ワークの把持開放、加工液の供給停止、保護カバーの開閉などの動作をシーケンサ内の記憶装置に登録された制御プログラムに従って制御する制御器である。モーションは、数値制御されるモータの回転指令などをシーケンサから受けて、モーション内で微小時間間隔毎の数値データを演算して、当該モータなどを制御する。
【０００８】
シーケンサを含む現在の一般的な制御機器構成では、装置の手動操作、制御プログラムの設定値の変更などをシーケンサに指令するためのタッチパネルを備えている。シーケンサとモーションとの組による制御は、溶接ロボットなどに広く採用されている。硬質脆性板の外周研削装置においても、その制御装置としてシーケンサとモーションの組み合わせによる制御装置を用いることにより、装置を安価に提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５‐２７１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示すように、ワーク９のワーク軸５回りの回転Ｃと、回転砥石６のワーク軸５に対する近接離隔動作Ｘとでワーク９の外周９ａを研削する外周研削装置を、シーケンサ１１とモーション１２の組からなる制御器で制御する場合、座標変換を含む演算により微小移動ブロックを生成する演算プログラムをモーション１２のプログラム登録領域に登録しておき、ワーク軸５の回転や回転砥石６の移動が指令されたとき、シーケンサに記録されているワークの加工形状データをモーション１２のメモリに読込み、微小単位毎のワーク軸５の回転角と回転砥石６の移動先位置とを指定する微小移動ブロックを生成して、ワーク軸５を回転駆動するＣ軸モータ２８と回転砥石６を移動させるＸ軸モータ５１とに出力する。微小移動ブロックは、例えば図の矩形ワークでは、その一辺を３００等分した各微小距離をワークと回転砥石の接点が移動する毎の、ワーク軸５の回転角と回転砥石６の移動先位置を指令するブロック（ＮＣプログラムの１行）である。
【００１１】
前述したように、極座標型の外周研削装置は、直角座標型の外周研削装置に比べて、装置をコンパクトにしてその設置面積も小さくできる。しかし、ワークの回転角と回転砥石の位置の制御に微小単位毎の座標変換を含む演算が必要となるため、モーション１２に対する負担が大きくなる。
【００１２】
すなわち、モーション１２は、搭載されているＣＰＵの処理能力が小さく、メモリの容量も小さいため、加工速度を速くしようとすると、次の微小移動ブロックの演算時間が先の微小単位の加工時間よりも長くかかるということが起り、ワークの回転や回転砥石の移動が微小単位毎に演算待ちの停止をする「ため送り」と呼ばれる現象が生じて、加工速度を速くすることができない。特に近時の携帯端末の液晶パネルなどは、角丸台形などの特殊な形状をしているものも多く、演算に時間がかかる場合も多く生じ、上記手段では極座標型の外周研削装置の制御を円滑に行えないという問題が生じていた。また、モーションのメモリが小容量であることから、単純な四角形状の加工形状データ及び演算プログラムしか登録することができない問題も生じていた。
【００１３】
この発明は、シーケンサとモーションの組み合わせという安価な制御装置で極座標型の外周研削装置の制御を高速で行うことを可能にすることにより、小型で設置面積が小さく、かつ高速で円滑な外周研削を行うことができる外周研削装置を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明では、極座標型の外周研削装置を制御する制御器１として、シーケンサ１１とモーション１２との組み合わせからなる制御器１を用い、そのシーケンサに取り付けるタッチパネル１３としてパソコン１４内蔵型のタッチパネルを取り付け、従来モーション側で行われていた微小移動ブロックの演算をパソコン１４側で行い、演算した微小移動ブロックを逐次、又は複数の微小移動ブロックを一括して、モーション１２に転送し、モーション１２は転送された微小移動ブロックを記憶して適時に出力するという制御を行うことにより、上記課題を解決している。
【００１５】
本願の発明に係る板状ワークの外周研削装置は、板状ワーク９を保持して回転するワーク軸５と、ワーク軸５の軸直角方向に直線ないし円弧移動する回転砥石６と、制御器１と、制御器１から数値出力される目標角にワーク軸５を回転させるＣ軸モータ２８と、制御器１から数値出力される目標位置に回転砥石６を移動させるＸ軸モータ５１とを備えている。
【００１６】
前記制御器１は、ＣＰＵ及び小容量のメモリを備えた一般的なモーション１２と、パソコン１４を内蔵しているタッチパネルやキーボードなどの入力装置１３を取付けたシーケンサ１１とで構成されている。シーケンサ１１は、その記憶装置に複数種の二次元図形パターンを記憶し、パソコン１４は、それ自身又はシーケンサ１１に記憶した極座標変換を含む演算手段で、入力装置１３から入力された図形パターン選択信号に基づいてシーケンサ１１から呼び出した一つの二次元図形パターンと、同様に入力装置１３から入力された寸法データとに基づいて決定されるワークの形状データから、Ｃ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１に順次与える数値出力値を演算してシーケンサ１１を経由してモーション１２に出力する。モーション１２は、受取った数値出力値をＣ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１に数値出力する。
【００１７】
シーケンサ１１の記憶領域に余裕があり、同一形状の外周加工が繰返し行われる場合には、前記で生成したワークの形状データの複数組を、シーケンサ１１の記憶装置に記憶しておくのが、過去に加工したワークの形状や寸法データをいちいち入力する手間が省けて便利である。
【００１８】
また、パソコン１４で演算したＣ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１に順次与える複数の数値出力値は、モーション１２のメモリ容量に応じた量の微小移動ブロックとして、モーション１２に一括転送するのが、微小移動ブロックの演算に時間がかかる場合でも機械の滑らかな制御を実現できるので、より好ましい。
【００１９】
この発明では、ワーク９の形状データは、従来と同様に、シーケンサ１１に記憶させている。ワークの形状データは、予めシーケンサ１１に登録された図形パターン（矩形、五角形、楕円など）とタッチパネル１３で入力される寸法データとを用いて決定される。この形状データを一旦シーケンサ１１の記憶装置に記憶し、タッチパネル内蔵のパソコン１４には、ワークの形状データから微小移動ブロックを演算する演算プログラムと、演算結果をシーケンサ１１を介してモーション１２に転送する転送プログラムとを登録する。シーケンサ１１に登録された形状データの１つを指定してワークの加工が指令されると、パソコン１４は指定されたワーク形状に対応する形状データをシーケンサ１１から読み込み、登録されている演算プログラムで予め定められた微小単位毎の微小移動ブロック（ワーク軸の回転角と回転砥石の移動位置とを指令するコマンド）とを演算し、一般的には、演算した複数の微小移動ブロックをパソコン１４のメモリに記憶した後、シーケンサ１１を経由してモーション１２のメモリに一括転送する。モーション１２は、一括転送された微小移動ブロックを記憶し、適時、ワーク軸の回転角を制御するＣ軸モータ２８と、回転砥石６の位置を制御するＸ軸モータ５１への指令信号として出力する。
【００２０】
パソコン１４の記憶装置の容量に余裕があれば、図形パターンやワークの形状データもパソコン側で記憶することもできる。一般的には、データ量が多くなりがちなワークの形状データはシーケンサ側に記憶し、データ量の小さい演算プログラム及び転送プログラムをパソコン側に記憶するのが合理的であり、従来システムからの変更も少なくて済む。
【発明の効果】
【００２１】
（１）微小移動ブロックの演算をパソコン側で行うため、演算速度が速く、演算遅れによる研削装置側の「ため送り」が発生しない。そのため、装置の加工速度を高速化できる。
（２）パソコンの記憶装置を使うことで従来のモーションのメモリよりも容量が大きくすることができるので、多くの微小移動ブロックを記憶できる。
（３）パソコンの処理能力が高いため、複雑な形状のワークについての微小移動ブロックの演算を容易かつ高速で行うことができる。
（４）極座標動作を利用してワーク外周の研削を行う生産性の高い外周研削装置を実現でき、直線ないし円弧切込み方向のＸ軸と、ワーク旋回方向のＣ軸との２軸制御のため、装置を小型化でき、安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】極座標型の外周研削装置の機構部の例を示す正面図
【図２】この発明の外周研削装置における制御系の例を示すブロック図
【図３】外周形状のひな形となる図形パターンの例を示す図
【図４】シーケンサとモーションを用いた従来型の制御系の例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明の外周研削装置の好ましい実施形態を説明する。図１は、この発明に係る外周研削装置の機構部分を示す正面図、図２は、制御系を示すブロック図、図３は、図形パターンの例を示す図である。
【００２４】
極座標型の外周研削装置の機構部は、ワーク軸５、ワーククランプ装置８及び外周加工用の回転砥石６を備えている。図の装置は、外周加工用の上記砥石６に加えて、内周加工用の回転砥石７を備えているが、以下の説明では、当該回転砥石７及び内周加工についての説明は省略する。ワーク軸５は、上端に板状ワーク９（図２）を載置する上向きカップ状の下クランパ２２を備え、下端に回転継手を内蔵したクーラントジョイント２４が連結され、クーラントジョイント２４の直上に板状ワークを下クランパ上面に吸着するための真空ジョイント２５がワーク軸に回転自在に連結されている。ワーク軸５はパイプ状で、真空ジョイント２５より下クランパ２２の板状ワークの載置面まで空気路が連絡している。クーラントジョイント２４からは、ワーク軸の内径中心部で下クランパ２２とワーク軸５の下端とで固定されたクーラントパイプ３０により、下クランパ上面中央の凹み孔まで水路が連絡している。この水路は、板状ワークの外周研削時に研削液を供給するためのものである。
【００２５】
ワーク軸５は、コラム４に固定したブラケット２９で軸支され、ブラケット２９の上端にワーク軸と一体の下クランパ２２が位置し、コラム４の底面まで延びたブラケット２９の下端には、プーリ２６が取り付けられている。前述の真空ジョイント２５及びクーラントジョイント２４は、このプーリ２６の下部に配置されている。ワーク軸５は、プーリ２６に掛け回したベルト２７を介してＣ軸モータ２８で回転駆動される。
【００２６】
ワーク軸５の下端には、上下方向のシリンダ３１が取付枠３２で懸吊した状態で支持されており、このシリンダの上向きのロッド３３の先端に、自在継手３４を介して昇降枠３５が連結されている。昇降枠３５は、ワーク軸５を挟む両側にワーク軸と平行なガイドロッド３６を備えており、このガイドロッド３６がブラケット３７でコラム４に固定されたガイドスリーブ３８で上下移動可能に案内されている。２本のガイドロッド３６の先端相互は、繋ぎ材３９で連結され、この繋ぎ材の中央に短い円筒状の上クランパ４０がワーク軸５と同一軸線回りに自由回転可能に軸支されている。
【００２７】
加工される板状ワーク９は、図示しないローダにより、２本のガイドロッド３６の間を通して下クランパ２２上に搬送される。そして、シリンダ３１の動作により、昇降枠３５が下方へ引かれ、下クランパ２２上の板状ワーク９は、下降してきた上クランパ４０との間で挟持される。そして、ローダが退避した後、Ｃ軸モータ２８を回転すると、ワーク軸５の上端に上下のクランパ２２、４０で挟持されたワークが回転駆動される。
【００２８】
回転砥石６を装着する砥石軸４１は、砥石台４３に軸支されており、砥石軸４１は、砥石モータ４５でベルト４７を介して回転駆動されている。砥石台４３は、コラム４の垂直方向の面に横方向（Ｘ方向）に案内された横移動台４９に上下方向（Ｚ方向）移動可能に装着されている。横移動台４９及び砥石台４３は、周知のねじ送り機構、すなわちＸ軸モータ５１及びＺ軸モータ５３で回転駆動されるボールねじに螺合して、横方向及び上下方向に移動する。
【００２９】
図２において、シーケンサ１１は、図１に示した機構部及びこれに付属している図示しない付属機器の順次動作を制御する制御ユニットである。順次動作を制御する手段は、一般的なものであるから、図には示されていない。シーケンサ１１の記憶装置には、図３に示したような図形パターン（図形のひな形）が予め登録されている。加工しようとするワークの形状データは、タッチパネル１３から登録された図形パターンの１つを指定し、その夫々の図形パターンについて、辺の寸法や角度、円弧部の半径などの寸法データをタッチパネル１３から数値入力することによって決定され、シーケンサ１１の記憶装置に記憶される。
【００３０】
タッチパネル１３に内蔵したパソコン１４には、加工しようとするワークの形状データと回転砥石６の半径とを用いて、ワーク外周と回転砥石外周との接点位置からワーク軸５の回転角と回転砥石６の位置を演算する演算プログラムと、この演算プログラムで演算された微小移動ブロックのデータを記憶して所定のタイミングでモーション１２のメモリに一括転送する転送プログラムとが登録されている。一括転送される複数の微小移動ブロックの組は、ＮＣプログラムに相当するものである。
【００３１】
モーション１２は、そのメモリに転送された微小移動ブロックを、所定のタイミングで、１微小移動ブロック毎、Ｃ軸モータ２８とＸ軸モータ５１を制御しているサーボ制御装置に出力する。
【００３２】
シーケンサ１１の記憶装置には、複数の図形パターンと、各図形毎の微小単位（例えば分割数）と、回転砥石６の径寸法と、各図形パターンに対する寸法データとが登録され、パソコン１４の記憶装置には、微小ブロックを演算する演算プログラムと、演算した微小移動ブロックの複数を一括転送する転送プログラムと、前記図形パターンの選択画面と、微小単位の入力画面と、回転砥石の径寸法の入力画面と、各図形パターンに対する寸法データの入力画面とが登録される。
【００３３】
特定のワークの外周研削に際し、オペレータは、タッチパネル１３に表示される登録された図形パターンから当該ワークの加工形状に相当するものを選び、当該図形パターンに基づいて加工形状データを決定するのに必要な寸法データを数値入力する。決定された形状データは、シーケンサ１１の記憶装置に記憶する。
【００３４】
加工を開始すると、パソコン１４は、シーケンサ１１に記憶された形状データを読込み、微小移動ブロックを演算してモーション１２に転送する。次に、シーケンサ１１の制御により、ローダがワークを下クランパ２２に搬送し、上クランパ４０の下降により、搬送されたワークを把持する。次にシーケンサ１１の研削開始指令により、砥石モータ４５、Ｃ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１の回転開始指令が出力される。この指令により、モーション１２は、記憶している微小移動ブロックを順次Ｃ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１に出力して、ワーク９の外周を所定形状に研削する。ワーク９の全周が研削されると、Ｃ軸モータ２８の一回転信号により、砥石モータ４５、Ｃ軸モータ２８及びＸ軸モータ５１の回転停止指令が出力され、次いで上クランパ４０の上昇とローダによる加工済ワークの搬出か指令されて、一個のワークの加工を終了する。この動作を繰り返すことにより、複数枚の板状ワークの自動外周研削が行われる。
【符号の説明】
【００３５】
１  制御器
５  ワーク軸
６  回転砥石
11  シーケンスコントローラ（シーケンサ）
12  モーションコントローラ（モーション）
13  タッチパネル
14  パソコン
28  Ｃ軸モータ
51  Ｘ軸モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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