(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯端末のディスプレイパネルに用いるガラス基板その他の板材の周縁を研削加工する装置に関し、極座標系の研削装置においても、ワークの削り代をワークの周縁全体にわたって均一化するための補正値の設定を自動で行うことを可能にする。【解決手段】テーブルに保持されたワークの加工前と加工後にカメラで当該ワークの予め定めた３箇所以上の周縁部の画像を取得し、それぞれの周縁部Ａ〜Ｈにおける加工前と加工後のワークの辺の位置の差Δxa〜Δyhを検出し、当該３箇所以上の周縁部における辺の位置の差が均一となる補正値を求めて制御器に設定する。制御器は、テーブルの回転装置と砥石の送り装置に与える指令値を設定された補正値で補正する。【選択図】図７
2015027712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを保持するテーブル及び当該テーブルの回転装置と、
前記ワークの周縁を研削する砥石及び当該砥石を前記テーブルの回転中心に向けて接近及び離隔する方向に直線移動する送り装置と、
前記テーブルの回転角と前記砥石の移動位置とを関連づけて前記回転装置及び送り装置を制御する制御器と、
前記テーブル上のワークの周縁部の画像を取得するカメラとを備えた周縁研削装置の削り代均一化方法であって、
前記テーブルに保持されたワークの加工前と加工後に前記カメラで当該ワークの予め定めた３箇所以上の周縁部の画像を取得し、それぞれの箇所における加工前と加工後の辺の位置の差を検出し、当該３箇所以上の周縁部における辺の位置の差が均一となる補正値を求めて前記制御器に設定する、削り代均一化方法。
【請求項２】
前記予め定めた３箇所の周縁部が、対角方向の２箇所の角部を含む３箇所ないし４箇所である、請求項１記載の削り代均一化方法。
【請求項３】
前記カメラで取得した画像に基づいてテーブル上のワークの搬入誤差を補正する補正値を制御器に設定する搬入誤差補正手段を備えた周縁研削装置の削り代均一化方法であって、
ワークの加工前に取得した前記対角方向の２箇所の角部の画像に基づいて前記搬入誤差を補正する補正値を制御器に設定し、当該補正値を用いてワークを加工した後、前記３箇所ないし４箇所の加工後の角部の画像を取得する、請求項２記載の削り代均一化方法。
【請求項４】
板状のワークを保持するテーブル及び当該テーブルの回転装置と、
前記ワークの周縁を研削する砥石及び当該砥石を前記テーブルの回転中心に向けて接近及び離隔する方向に直線移動する送り装置と、
前記テーブルの回転角と前記砥石の移動位置とを関連づけて前記回転装置及び送り装置を制御する制御器と、
前記テーブル上のワークの周縁部の画像を取得するカメラと、当該画像の取得手段、記憶手段及び解析手段と、前記テーブルの回転角ないし砥石の移動位置の補正手段とを備え、
前記取得手段は、前記テーブルに保持されたワークの加工前と加工後に前記カメラで当該ワークの予め定めた３箇所以上の周縁部の画像を取得し、前記記憶手段は、加工前の前記３箇所以上の周縁部の画像を記憶し、前記解析手段は、それぞれの箇所における加工前と加工後のワークの辺の位置の差を検出し、前記補正手段は、当該３箇所以上の周縁部における辺の位置の差が均一となるように前記制御器から前記回転装置ないし送り装置に与える指令値を補正する、
板材の周縁研削装置。
【請求項５】
前記取得手段が取得する３箇所以上の周縁部の画像が、対角方向の２箇所の角部を含む３箇所ないし４箇所の画像であり、前記記憶手段が、加工前の当該３箇所ないし４箇所の画像を記憶し、前記補正手段が、当該３箇所ないし４箇所における辺の位置の差が均一となるように前記制御器から前記回転装置ないし送り装置に与える指令値を補正する、
請求項４記載の板材の周縁研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯端末のディスプレイパネルに用いるガラス基板その他の板材の周縁を研削加工する装置に関し、特に研削加工時の削り代を均一化する方法及び当該方法を実施する上記装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板材の研削装置には、ワークに対する砥石の相対位置を直交する２方向に移動して加工を行うマシニングセンタ方式（直交座標系、特許文献１参照）の装置と、ワークを保持するテーブルの回転角と当該回転の半径方向に移動する砥石の位置とを関連づけて制御することによって加工を行うコンタリング方式（極座標系、特許文献３参照）の装置とがある。直角座標系の装置は、テレビ受像器のディスプレイパネル用のガラス板のように、大型で矩形の板材の加工に適している。一方、極座標系の装置は、携帯端末のディスプレイパネルに用いるガラス板などの小型の板材の加工に適しており、直角座標系の装置に比べて加工形状の自由度が大きいこと及び装置を小型にできるという特徴がある。
【０００３】
板材の研削装置は、ワークの基準辺をテーブルに設けた突起に当接させて位置決めするなどの方法でテーブル上のワークの位置決めをすることができない。そのため、正しい位置からずれた（偏倚した）位置でテーブルに保持されたワークを正しい形状に加工するための補正値を制御器に設定して加工を行う必要がある。
【０００４】
そこで、装置内にカメラを設け、ワークが研削装置に搬入されてテーブル上に固定される毎に、当該カメラでテーブル上のワークの角や位置決めマークの画像を取得し、その画像から当該角や位置決めマークのあるべき位置からの偏倚を検出し、検出された偏倚からテーブルの回転角や砥石の位置の補正値を演算し、当該補正値で制御器からの指令値を補正しながら加工を行っている（特許文献３）。
【０００５】
一方、機械の経年変化、熱変形、砥石の摩耗などにより、ワークの加工精度は低下する。このような経時的な加工精度の低下を防止するために、所定数のワーク加工毎に加工されたワークを抜き取って、ワーク寸法の計測を行い、その計測値から加工精度を補正するための補正値を演算して制御器に入力することにより、所望の加工精度を維持するようにしている。
【０００６】
この機械精度の補正について、特許文献１には、直角座標系の研削装置において、搬入誤差を検出するために設けたカメラを用いて加工済ワークの周縁の位置と面取幅を計測して、機械精度の補正値を自動設定する手段が示されている。また、特許文献２には、そのようなカメラを用いて、加工済ワークの加工形状を計測して機械精度を補正する技術が示されている。
【０００７】
一方、研削加工は加工速度が遅く、板材の加工では砥石の切り込みを大きくするとワークにクラックや欠けなどを起こす危険が増大する。そのため、板材周縁の研削加工においては、周縁全体に削り代が均一になるようにするのが好ましく、それによって、加工精度や加工能率の向上と共に砥石摩耗の低減も図ることができる。
【０００８】
直角座標系の研削装置、特に、特許文献１に示すようなワークの対向辺を同時加工する２個の砥石を備え、各砥石の送り台にそれぞれカメラを搭載した装置では、カメラで同時に撮影した素材ワークの辺の位置を基準にして左右の砥石の切り込み寸法を（加工する辺と直交する方向の送り量）を同じにすることで削り代を均一にすることができる。
【０００９】
しかし、極座標系の装置では、解像度の高いカメラを使用しても、テーブルの回転中心をカメラで検出してテーブルと砥石とカメラの位置関係を定めることができない関係もあって、直角座標系の装置のような単純な方法で削り代を均一化することができない。そこで従来は、素材ワークにその周縁から一定距離の箇所に基準線を入れ、加工前にワークの周縁から基準線までの距離を顕微鏡などの非接触測定器で計測し、当該ワークの加工を行った後、ワークの周縁から基準線までの距離を同様な計測器で計測し、加工前後の計測値から、削り代が均一になるように補正値を計算して制御器に設定する、という方法で、ワークの周縁全体の削り代が均一になるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１２５８７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２１１００号公報
【特許文献３】特開２０１３−３５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしこのような従来手段では、加工後のワークを計測する際にワークを装置から取り外す必要があること、素材ワークに基準線を入れたり、削り量の計測及び補正値の計算と制御器への設定を人手で行うため、作業者の熟練が必要で、計測誤差や入力ミスが発生する虞があるなどの問題がある。また、特許文献２に示されたような従来の機械精度の補正方法では、削り代を均一化するところまでの補正ができなかった。
【００１２】
この発明は、上記のような問題を解決して、極座標系の研削装置においても、ワークの搬入誤差を検出するために設けられているカメラを用いてワークの削り代をワークの周縁全体にわたって均一化するための補正値の設定を自動で行うことを可能にした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】
【００１３】
この発明の削り代の均一化方法は、板状のワークｗを保持するテーブル１２及び当該テーブルの回転装置１５と、ワークｗの周縁を研削する砥石３及び当該砥石をテーブル１２の回転中心Ｐに向けて接近及び離隔する方向に直線移動する送り装置２３と、テーブル１２の回転角θと砥石３の移動位置ｓとを関連づけて回転装置１５及び送り装置２３を制御する制御器４と、テーブル１２上のワークｗの画像を取得するカメラ５とを備えた板材の周縁研削装置に用いられる削り代の均一化方法である。
【００１４】
この発明の方法は、テーブル１２に保持されたワークｗの加工前と加工後にカメラ５で当該ワークの予め定めた３箇所以上の周縁部Ａ〜Ｈの画像を取得し、それぞれの周縁部における加工前と加工後のワークの辺の位置の差Δｘ（Δxa〜Δxf）、Δｙ（Δya〜Δyh）を検出し、当該３箇所以上の周縁部における辺の位置の差Δｘ、Δｙが均一となる補正値を求めて制御器４に設定する。制御器４は、テーブルの回転装置１５と砥石の送り装置２３に与える指令値を設定された補正値で補正して当該回転装置１５と送り装置２３とを制御することにより、上記課題を解決したものである。
【００１５】
上記方法において、加工後に取得する周縁部の画像を、テーブル１２への素材ワークの搬入誤差を補正して加工を行った後の周縁部の画像とすることで、ワークの搬入誤差を含まない補正値を設定することができる。また、複数個のワークについて取得した加工前後の周縁部の画像から計測した辺の位置の差の平均値から補正値を求めることにより、より正しい補正値の設定が可能になる。
【００１６】
この発明の方法を実施するこの発明の周縁研削装置は、板状のワークｗを保持するテーブル１２及び当該テーブルの回転装置１５と、テーブル１２上のワークｗの周縁を研削する砥石３及び当該砥石をテーブル１２の回転中心Ｐに向けて接近及び離隔する方向に直線移動する送り装置２３と、テーブル１２の回転角θと砥石３の移動位置ｓとを関連づけて制御する制御器４と、テーブル１２上のワークｗの周縁部Ａ〜Ｈの画像を取得するカメラ５と、当該画像の取得手段４３と、加工前のワークの周縁部の画像を記憶する記憶手段４４と、加工前後の画像の解析手段４５と、テーブルの回転角θないし砥石の移動位置ｓの補正手段４６とを備えている。
【００１７】
画像の取得手段４３は、テーブル１２に保持されたワークｗの加工前と加工後にカメラ５でワークの予め定めた３箇所以上の周縁部Ａ〜Ｈの画像を取得する。画像の記憶手段４４は、加工前の前記３箇所以上の周縁部の画像を記憶する。画像の解析手段４５は、それぞれの周縁部Ａ〜Ｈにおける加工前と加工後のワークの辺の位置の差Δｘ、Δｙを検出する。補正手段４６は、３箇所以上の周縁部Ａ〜Ｈにおける辺の位置の差Δｘ、Δｙが均一となる補正値を記憶して当該補正値で制御器４から回転装置１５ないし送り装置２３に与える指令値を補正する。
【００１８】
前記３箇所以上の周縁部は、対向する２箇所の角部を含む３箇所又は４箇所の角部とすることで、取得する画像の数を少なくできると共に、カメラを移動しないテーブルの回転のみで全ての箇所の画像を取得できることから、短い時間で補正値の設定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、機械に設けられているカメラを用いて、加工前の素材ワークと加工後のワークの形状を画像で比較することにより、削り代の偏りを検出し、ワーク全体の削り代が均一になるように補正することで、加工精度の向上と砥石摩耗の低減を図ったものである。
【００２０】
この発明により、ワークの連続加工中に機械に設置したカメラを用いて削り代の計測及び補正値の設定を行うことができるため、ワークを機械から取り外す必要がなく、計測工数が削減でき、人為的な計測誤差や入力ミスを防止できる。更に、削り代を計測するカメラは、機械への素材ワークの搬入時の位置決め確認用カメラを使用できるので、削り代を計測するための高価な測定器を準備する必要がない。
【００２１】
また、この発明の方法を定期的に行わせることにより、ワークの削り代を均一に保持することが可能となり、加工負荷が一定となるため、ワークの寸法精度の向上、チッピングの低減などにより加工精度が向上し製品の品質も安定し、砥石の寿命も延びるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】周縁研削装置の実施例を示す模式的な側面図
【図２】図１の装置の主要な機器配置を示す平面図
【図３】極座標系の加工方法を示す説明図
【図４】カメラで取得したワークの角部Ａの加工前後の画像を重ねて示す模式的な図
【図５】角部Ｂの図４と同様な図
【図６】角部Ｃの図４と同様な図
【図７】カメラで取得したワーク全体の加工前後の画像を重ねて示す模式的な図
【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周縁研削装置の実施形態を説明する。図１は極座標系の周縁研削装置の模式的な側面図、図２は機器配置を示す平面図である。
【００２４】
図において、ワーク軸１は、鉛直方向の中空軸で、図示しない機械フレームに軸受１１で回転自在に軸支されている。ワーク軸１の上端には、テーブル１２が固定されており、このテーブルの上面は、水平なワーク保持面１３となっている。ワーク保持面１３には、ワーク軸１の中空孔を通して負圧が供給されており、ワーク保持面１３に載せたワークｗは、下面を真空吸着されてテーブル１２に固定される。ワーク軸１の下端には、主軸モータ（サーボモータ）１５が連結されている。主軸モータ１５は、サーボアンプ４１を介して制御器４に接続され、制御器４の指令によってワーク軸１の回転角が制御されている。
【００２５】
ワーク軸１の上方には、横送り台２１が設けられている。横送り台２１は、前記機械フレームに設けた水平方向の横ガイドに移動自在に案内され、横送りモータ（サーボモータ）２３で回転駆動される横送りねじ２４に螺合している。横送りモータ２３は、サーボアンプ４２を介して制御器４に接続されており、横送り台２１の移動位置が制御器４によって制御されている。
【００２６】
横送り台２１には、縦送り台２５が設けられている。縦送り台２５は、横送り台２１に固定した鉛直方向、すなわちワーク軸１と平行な方向の縦ガイド（図示されていない）に移動自在に装着され、縦送りモータ２６で回転駆動される縦送りねじ２７に螺合している。
【００２７】
縦送り台２５には、砥石軸３１が軸支され、この砥石軸の下端に砥石３が装着されている。砥石軸３１は、鉛直方向の軸受け３２でワーク軸１と平行に軸支されている。砥石軸３１の上端は、歯付ベルト３３を介して砥石駆動モータ３４に連結されている。
【００２８】
ワーク軸１の軸心及び砥石軸３１の軸心は、横送り台２１の移動方向と平行な同一鉛直面Ｓ上に位置している。図３は、極座標系の装置によるワークｗの周縁研削加工を模式的に示した図で、制御器４で横送り台２１の移動量ｓとワーク軸１の回転角θとを関連付けて制御することにより、所望の平面形状の周縁加工を行う。なお図には示してないが、ワークに貫通孔や内径加工を行う装置では、縦送り台２５に、砥石３に対して相対昇降可能な小径の砥石を設けて、貫通孔や内径加工を行う。
【００２９】
横送り台２１の定位置には、テーブル１２上のワークの周縁部の画像を取得するカメラ５が装着されている。ワークｗは、４箇所の角部Ａ〜Ｄ迄の距離が等しい点であるワーク中心をテーブル１２の回転中心Ｐに一致させてテーブル１２上に搬入される。カメラ５の光軸Ｏは、テーブル１２の回転中心Ｐと砥石３の軸心Ｑとを結ぶ鉛直面Ｓ上に設定されている。カメラ５は、テーブル１２の中心部を撮影した画像からテーブル１２の回転中心Ｐを認識できないので、テーブル１２の回転中心Ｐ、砥石３の軸心Ｑ及びカメラ５の光軸Ｏの位置は、機械の加工誤差及び組立誤差を含んでいる。
【００３０】
制御器４には、テーブル１２に保持されたワークｗの加工前と加工後にカメラ５でワークの角部Ａ〜Ｄの内の予め定めた３箇所の角部Ａ〜Ｃの画像を取得する画像の取得手段４３と、当該取得手段が取得した加工前の前記３箇所以上の角部の画像を記憶する画像記憶手段４４と、角部Ａ〜Ｃにおける加工前後のワークのＸ方向とこれに直交するＹ方向の辺の位置の差（辺の間隔）Δｘ（Δxa〜Δxc）、Δｙ（Δya〜Δyc）を検出する画像解析手段４５とが設けられている。更に制御器４には、前記３箇所の角部Ａ〜Ｃにおける加工前後の辺の位置の差Δｘ、Δｙが均一となる補正値を記憶して制御器４から回転装置１５ないし送り装置２３に与える指令値を補正する補正手段４６が設けられている。
【００３１】
テーブル１２にワークｗを固定してテーブル１２を当該ワークの縦横比で決まる角度αだけ回転し、横送り台２１をカメラ５の光軸Ｏがテーブル１２の回転中心Ｐからワークｗの対角寸法Ｌの半分の位置に来るように移動することにより、カメラ５をワークｗの角部Ａ〜Ｄの撮影位置に設定することができる。また、カメラ５は、例えば２０ｍｍ×２５ｍｍ程度の撮影領域を備えており、テーブル１２上に固定されたワークの偏倚量や研削による取り代は、このカメラの撮影領域に比べて十分に小さい。従って、偏倚した状態でテーブルに固定された加工前後のワークの角部Ａ〜Ｄは、テーブル１２を回転させることにより、定位置に保持したカメラ５の撮影領域内に入れることができる。
【００３２】
搬入されたワークｗがテーブル１２に固定された後、当該ワークのあるべき角の位置（ワークがテーブル上の正しい位置に置かれたときの角の位置）に光軸Ｏを位置決めしたカメラ５でワークの加工前の角部Ａの画像ａ１（図４）を取得する。次にカメラ５の位置を固定したままテーブル１２を回転（ワークが矩形の場合は１８０度回転）して、ワークｗの第２の角部Ｂの画像ｂ１（図５）を取得する。更にテーブル１２をワークの縦横比で定まる角度を回転して、ワークｗの第３の角部Ｃの画像ｃ１（図６）を取得して記憶する。なお、画像中心Ｏは、ワークがテーブル上に正しく置かれたときのワークの角の位置である。
【００３３】
次に、対角上の角部Ａ、Ｂの画像ａ１、ｂ１と画像原点Ｏとの偏差から、テーブル上のワークの搬入誤差を補正する補正値を求めて制御器に設定し（特許文献３参照）、その補正値を使用してテーブル１２の回転角θと横送り台２１の位置ｓとを関連づけて制御することにより、砥石３でワークｗの周縁の研削加工を行う。
【００３４】
ワークの加工が終了したら、テーブル回転角と横送り台の位置とを加工前と同一角度及び位置にしてカメラ５で加工後の角部Ａ、Ｂ、Ｃの画像ａ２、ｂ２、ｃ２を取得する。図４〜６は、加工前後に取得した角部Ａ〜Ｃを重ねて表示した図で、Δxa〜Δxc、Δya〜Δycは、それぞれの角部におけるＸ方向（砥石の移動方向）とそれに直交するＹ方向の削り代である。
【００３５】
そこで、ワークの長辺をＸ方向として、ΔyaとΔybとの差とワークの対角寸法Ｌから、テーブル１２の回転角の偏差を求め、ΔxaとΔxcの差及びΔybとΔycの差から、それぞれＸ方向及びＹ方向の削り代の偏差を求めて、これらの偏差を補正する補正値を制御器に設定する。
【００３６】
なお、上記の実施例では、ワークの３箇所の角部Ａ〜Ｃの画像から補正値を設定しているが、４箇所の角部Ａ〜Ｄの任意の３箇所（必ず対角位置にある２箇所が含まれる。）を選べば良く、また４箇所全てを選んでそれらの平均値を補正値としても良い。また、加工前のワークの寸法ないし形状のばらつきを考慮すれば、複数枚のワークについて検出した偏差の平均値から求めた補正値を設定するのが良い。
【００３７】
ワークの寸法が小さいときは、ワークの半分ないし全体がカメラ５の撮影領域に入る。このような場合には、カメラ５で取得したワークの半分ないし全体の画像から上記３箇所以上の箇所の画像が得られる。図７は、カメラ５で取得した加工前後のワーク全体の画像の一例を示した図である。この例では、カメラ５を同一位置にして取得した加工前のワーク全体の画像ｗ１と加工後のワーク全体の画像ｗ２とを重ね合わせ、Ａ〜Ｈの８箇所の画像から、箇所Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆについては辺のＸ方向の偏倚Δxa、Δxb、Δxe、Δxfを取得し、箇所Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈについては辺のＹ方向の偏倚Δyc、Δyd、Δyg、Δyhを取得し、更に偏倚を計測した各箇所間の距離Ｌab、Ｌcd、Ｌef、Ｌghを取得している。
【００３８】
そして、取得したこれらの偏差から、テーブル回転角の偏差Δθを加工前後の各辺の傾きの差の平均、すなわち、
Δθ＝（Δθab＋Δθcd＋Δθef＋Δθgh）／４
Δθab＝Atan(Δxa-Δxb)/Lab)
Δθcd＝Atan(Δyc-Δyd)/Lcd)
Δθef＝Atan(Δxe-Δxf)/Lef)
Δθgh＝Atan(Δyg-Δyh)/Lgh)
で演算する。
【００３９】
Ｘ方向の偏差は、ワーク中心の座標を（0,0）とし、Δxa、Δxbを正の寸法、Δxe、Δxfを負の寸法としてそれらの平均値、
Δｘ＝（Δxa＋xb＋Δxe＋Δxf）／４
を演算する。また、Ｙ方向への偏差は、ワーク中心の座標を（0,0）とし、Δc、Δdを正の寸法、Δg、Δhを負の寸法としてそれらの平均値、
Δｙ＝（Δyc＋Δyd＋Δyg＋Δyh）／４
を演算する。
【００４０】
そして、得られたΔθ、Δｘ、Δｙの偏差を工具の切込軸（Ｓ軸）とテーブルの回転軸（Ｃ軸）に極座標変換して工具経路の補正値に変換して制御器に設定し、以後のワークの加工については、テーブル回転および工具位置の指令値を設定した補正値で補正して加工を行う。
【００４１】
以上の実施例では、矩形のワークについて説明したが、矩形以外の樽形や角丸矩形は勿論、五角形や六角形などであっても、それらから３箇所以上の角部を選んで上記と同じ方法で削り代の均一化を行うことができる。
【００４２】
以上のようにして設定した補正値を記憶し、その補正値とワークが搬入される毎に検出される搬入誤差の補正値とで主軸モータ１５に与える回転角の指令値と送りモータ２３に与える砥石位置の指令値とを補正してワークｗの加工を行ってやれば、以後のワークについて、削り代を均一にしたワークの研削加工を行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
３  砥石
４  制御器
５  カメラ
１２  テーブル
１５  主軸モータ
２３  横送りモータ
４３  画像取得手段
４４  画像記憶手段
４５  画像解析手段
４６  補正手段
Ａ〜Ｈ  ワークの周縁部
Ｐ  回転中心
ｗ  ワーク
ｓ  砥石の移動位置
θ  回転角
Δｘ、Δｙ  ワークの辺の位置の差
【図１】
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【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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【図７】
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