(57)【要約】【解決手段】  位置検出装置１４は、平板状の素材ガラス２における２箇所の角部２Ａ、２Ｂに向けてライン状の検査光ＬＡを斜め上方から照射する第１検査光照射手段１７および第２検査光照射手段１８と、両角部２Ａ，２Ｂとその周辺を撮影するＣＣＤカメラ１５，１６、ＣＣＤカメラ１５，１６が撮影した画像を基にして加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出する画像処理手段１９とを備えている。【効果】  透明な素材ガラス２であっても、両方の角部２Ａ、２Ｂの頂点２Ａ’、２Ｂ’の位置を正確に検出して加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を正確に検出することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工物を平坦な載置面上に支持する加工テーブルと、上記加工テーブル上の被加工物の２箇所の角部に対してそれらの角部を構成する隣り合う２辺となる側壁と交差するように斜め上方からライン状の光を照射する検査光照射手段と、上記検査光照射手段から検査光が照射されている際の上記各角部を撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した２箇所の角部の画像に基づいて、上記加工テーブル上における被加工物の位置を検出する画像処理手段と、上記画像処理手段により検出した位置を基に被加工物に所要の加工を施す加工手段とを備えることを特徴とする被加工物の加工装置。
【請求項２】
上記画像処理手段は、加工領域に設定されるＸＹ座標において、上記被加工物の第１の角部の上面に照射されたライン状の検査光と上記２辺との各交点の位置を検出するとともに、上記第１の角部を支持した上記加工テーブルの載置面に照射されたライン状の検査光と上記２辺との各交点の位置を検出し第１の角部に関連する４箇所の交点の位置をもとにして上記第１の角部の頂点の位置を検出し、
また、上記被加工物における第２の角部の上面に照射されたライン状の検査光と上記２辺との各交点の位置を検出するとともに、上記第２の角部を支持した加工テーブルの載置面に照射されたライン状の検査光と上記２辺との各交点の位置を検出し、第２の角部に関連する４箇所の交点の位置をもとにして上記第２の角部の頂点の位置を算出し、算出した２箇所の頂点の位置を基にして、上記加工テーブル上における上記被加工物の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工装置。
【請求項３】
上記２つの角部は上記被加工物における対角線を構成する角部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被加工物の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被加工物の加工装置に関し、より詳しくは、例えば板状の透明な材料を加工する場合に好適な加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＴＶやパソコン等のディスプレイ用のガラス基板としてソーダガラスやノンアルカリガラスが用いられており、各ディスプレイメーカーは、それぞれの仕様に合わせて素材となるガラス板を所要の大きさになるように割断するようにしている。
より詳細には、所要の寸法より大きめの素材ガラスを割断装置の加工テーブル上に供給する。加工テーブルには、複数の位置決めピンを立設してあり、加工テーブルに供給されたガラス基板を位置決めピンに当接させて位置決めを行うとともに、該位置決めされたガラス基板を吸引手段によって加工テーブルに固定するようにしている。このように加工テーブル上にガラス基板を位置決めした上で素材ガラスの４辺を切り落とすようにしている。
こうした従来の位置決めのやり方では、素材ガラスを加工テーブル上に位置決めするための作業時間が長くなるという欠点があった。
また、従来、被加工物を上方からカメラで撮影して、このカメラで撮影した被加工物の画像を基にしてコーナの座標を求めるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１）。
上記特許文献１の装置においては、被加工物の角部部分をＣＣＤカメラからなる視覚センサで撮像し、撮像信号をもとにして第３図のフローチャートの処理手順で演算をおこなってコーナの座標を求めるようしている。そして、求めたコーナの座標をもとに、所定の加工位置とのずれを補正して切断するようにしている。
【特許文献１】特許第２８１８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献１の装置においては、被加工物が透明なガラス板である場合には、視覚センサで被加工物の角部を撮像したとしても被加工物が透明であるために、撮像した画像から被加工物の角部を精度良く検出できず、コーナ座標を求めることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、板状の被加工物を平坦な載置面上に支持する加工テーブルと、上記加工テーブル上の被加工物の２箇所の角部に対してそれらの角部を構成する隣り合う２辺となる側壁と交差するように斜め上方からライン状の光を照射する検査光照射手段と、上記検査光照射手段から検査光が照射されている際の上記各角部を撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した２箇所の角部の画像に基づいて、上記加工テーブル上における被加工物の位置を検出する画像処理手段と、上記画像処理手段により検出した位置を基に被加工物に所要の加工を施す加工手段とを備える被加工物の加工装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
上述した構成によれば、被加工物が透明な材質であっても、該被加工物の加工テーブル上の位置を正確に検出することができる。また、加工テーブル上に支持した被加工物の位置を調整する必要が無く、加工処理時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、図１において１はレーザ割断装置であり、このレーザ割断装置１は素材として素材ガラス２を所定寸法の方形に割断する装置である。
レーザ割断装置１は、水平で平坦な載置面３Ａを有し、予め方形に形成された素材ガラス２を上記載置面３Ａ上に支持する加工テーブル３と、この加工テーブル３の一側の隣接位置に配置されて素材ガラス２を支持する素材テーブル４と、上記加工テーブル３の他側の隣接位置に配置されて加工テーブル３から搬出される製品としてのガラス基板２’を支持する製品テーブル５とを備えている。上記加工テーブル３の載置面３Ａには図示しない多数の孔を形成してあり、所要時にこれら多数の孔からエアを噴出することで、載置面３Ａ上に素材ガラス２を浮上させることができる。他方、載置面３Ａに素材ガラス２が載置されてから上記多数の孔に負圧を作用させることで、載置面３Ａに素材ガラス２を吸着保持できるようになっている。素材テーブル４および製品テーブル５の載置面にも上記加工テーブル３と同様に多数のエアを給排する孔を設けてあり、所要時に素材ガラス２あるいはガラス基板２’を載置面に吸着し、或いは載置面上に浮上させるようにしている。なお、素材ガラス２や製品ガラス２’の搬送路となる各テーブル間にも所要時にエアを噴出する孔が設けられている。
【０００７】
また、レーザ割断装置１は、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器６と、図示しない駆動装置によって水平面のＸＹ方向にそれぞれ独立して移動されてレーザ光Ｌを加工テーブル３上の素材ガラス２に向けて照射する第１加工ヘッド７Ａおよび第２加工ヘッド７Ｂと、レーザ発振器６から発振されたレーザ光Ｌを両加工ヘッド７Ａ、７Ｂへ分割して案内する複数の光学部品からなる導光手段１１とを備えている。上記第１加工ヘッド７Ａおよび第２加工ヘッド７Ｂは図示しない昇降機構によって昇降できるようになっている。
また、レーザ割断装置１は、素材ガラス２や割断後のガラス基板２’を吸着保持可能な複数の吸着パッド１２Ａ、１２Ｂを有して上記素材テーブル４と加工テーブル３と製品テーブル５とにわたってＸ方向に移動される枠状の搬送手段１２と、上記両加工ヘッド７Ａ、７Ｂ用の上記駆動装置と昇降機構および搬送手段１２と上記レーザ発振器６の作動を制御する制御装置１３とを備えている。なお、本レーザ割断装置１の第１加工ヘッド７Ａの図１における下方への移動端、図１における右方への移動端、加工テーブル３の載置面３Ａを基準としたＸＹＺ座標系が設定され、制御装置１３に登録された加工プログラムに従って各部を制御するようになっている。
さらに、レーザ割断装置１は、加工テーブル３上に支持された素材ガラス２の位置を検出する位置検出装置１４とともに加工テーブル３の対角を構成する２つの角部の上方に設置される２台のＣＣＤカメラ１５，１６と、ＣＣＤカメラ１５，１６の外方側に検査光を素材ガラス２に向けて照射するように設置される検査光照射手段１７、１８と、各ＣＣＤカメラ１５、１６からの画像をもとに素材ガラス２の位置を検出する画像処理手段１９とを備えている。
【０００８】
そして、レーザ割断装置１による素材ガラス２の割断は次のようにして行われる。すなわち、素材テーブル４上に長方形をした１枚の素材ガラス２が所定の位置に供給されると、素材テーブル４上まで搬送手段１２が移動されて、該搬送手段１２の枠状フレームにおけるＸ方向の一端側の吸着パッド１２Ａによって素材ガラス２の上面における加工テーブル３側の部分が吸着保持される。この後、素材テーブル４、加工テーブル３の載置面及び両テーブル間に上述した複数の孔からエアが噴出され、素材テーブル４上の素材ガラス２がエアによって浮上される。その状態において、該素材ガラス２を保持した状態の搬送手段１２がＸ方向に移動されることで、搬送手段１２に保持された素材ガラス２が加工テーブル３上の所定位置に搬送される。このあと、素材テーブル４と加工テーブル３の載置面および両テーブル間のエア噴出が停止され搬送手段１２による素材ガラス２の保持状態は解放されるとともに、加工テーブル３の載置面３Ａの孔に負圧が導入されるので、その負圧によって載置面３Ａに素材ガラス２が吸着保持される。
【０００９】
後に詳述するが、この状態の素材ガラス２における対角上の２箇所の各角部２Ａ、２Ｂに第１検査光照射手段１７と第２検査光照射手段１８からライン状の検査光ＬＡが照射されるとともに（図２〜図４参照）、その状態の各角部２Ａ、２ＢはＣＣＤカメラ１５，１６によってそれぞれ撮影されて、ＣＣＤカメラ１５，１６が撮影した各角部２Ａ、２Ｂの画像は画像処理手段１９へ送信される。
そして、画像処理手段１９はＣＣＤカメラ１５，１６による２箇所の角部２Ａ、２Ｂの画像を基にして加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出する。位置検出後、制御装置１３は両加工ヘッド７Ａ，７Ｂを下降させ、かつレーザ発振器６からレーザ光Ｌを発振させるとともに、その素材ガラス２の位置をもとに素材ガラス２を割断すべき割断線に沿って両加工ヘッド７Ａ，７Ｂを移動させて割断する。
なお，レーザ発振器６から発振されたレーザ光Ｌは、導光手段１１によって両加工ヘッド７Ａ、７Ｂに２つに分割されるようになっており、これら両加工ヘッド７Ａ、７Ｂから素材ガラス２に対してレーザ光Ｌが照射されるようになっている。
【００１０】
この後、加工テーブル３の載置面３Ａの孔への負圧の導入を停止して、素材ガラス２から切り落とした残材を図示しない除去装置によって加工テーブル３上から除去する。
この後、すべてのテーブル及び各テーブル間に上述した多数の孔からエアを噴出され、製品としてのガラス基板２’が加工テーブル３の載置面３Ａ上に浮上される。また、これと同時に既に素材テーブル４に供給されている素材ガラス２も素材テーブル４の載置面に供給されたエアによって浮上されている。そして、搬送手段１２におけるＸ方向の一端側の吸着パッド１２Ａによって素材ガラス２が吸着保持されると同時に、搬送手段１２におけるＸ方向の他端側の吸着パッド１２Ｂによって加工テーブル３上のガラス基板２’が吸着保持される。
この後、搬送手段１２は製品テーブル５に向けてＸ方向に平行移動されるので、新たな素材ガラス２が加工テーブル３上に供給されるとともに、製品としてガラス基板２’が製品テーブル５上に搬出される。
この後、各部のエア噴出が停止され搬送手段１２による吸着パッド１２Ａ、１２Ｂによる素材ガラス２とガラス基板２’の保持状態が解除されるとともに、加工テーブル３及び製品テーブル５の各載置面の孔に負圧が導入されて、素材ガラス２及びガラス基板２’が各テーブルに吸着支持されるようになっている。
【００１１】
しかして、素材ガラス２の位置検出装置１４は、ライン状の検査光ＬＡを物品に照射することでその形状を検出する、いわゆる『光切断法』を応用することで、加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出するようにしたものである。
すなわち、図１に示すように、加工テーブル３上に固定された素材ガラス２に対して検査光ＬＡを照射する上記第１検査光照射手段１７および第２検査光照射手段１８と、上記加工テーブル３の上方側に固定して配置されるとともに上記各第１検査光照射手段１７、１８から検査光ＬＡが照射されている状態の角部２Ａ、２Ｂとその周辺を撮影して、撮影した画像を画像処理手段１９へ送信する上記ＣＣＤカメラ１５、１６と、このＣＣＤカメラ１５、１６から送信される画像を基にして加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出するとともに素材ガラス２に対する割断線Ｌ１の位置を決定する画像処理手段１９とを備えている。なお、図２における１５ａ、１６ａはＣＣＤカメラ１５、１６における撮影範囲を示している。
【００１２】
第１検査光照射手段１７は、図２における右上の角部２Ａに向けて検査光ＬＡを照射できるように、角部２Ａの隣接外方の上方位置に斜め下方を向けて傾斜させて配置されている（図３、図４参照）。また、第２検査光照射手段１８は、図２における左下の角部２Ｂに向けて検査光ＬＡを照射できるように、その隣接外方の上方位置に斜め下方を向けて傾斜させて配置されている。
そして、先ず第１検査光照射手段１７から所要時にライン状の検査光ＬＡが所定時間継続して出射され、該検査光ＬＡは水平状態の素材ガラス２の上面に対して斜め上方から鋭角を為して照射されるとともに、ライン状の検査光ＬＡは、角部２Ａの頂点２Ａ’を形成する２辺となる側壁２ａ、２ｂと交差するように照射される。
【００１３】
このとき、素材ガラス２は所定の厚さを有するので、上述したライン状の検査光ＬＡが素材ガラス２の上面に照射されたことでそこに第１光線分ＬＡ１が生じるとともに、ライン状の検査光ＬＡの素材ガラス２からはみ出した部分が加工テーブル３の載置面３Ａに照射されたことで側壁２ａ、２ｂの外側にそれぞれ第２光線分ＬＡ２、ＬＡ２が生じる。そして、斜めに検査光ＬＡを照射することで、第１光線分ＬＡ１と第２光線分ＬＡ２、ＬＡ２とは一直線上には無く、相互に水平方向において離隔して現れることになる。そして、このように生じた第１光線分ＬＡ１と第２光線分ＬＡ２、ＬＡ２も各ＣＣＤカメラ１５，１６によって撮影されて、その撮影された画像は画像処理手段１９に送信されるようになっている。
次に、第２検査光照射手段１８からライン状の検査光ＬＡを素材ガラス２の角部２Ｂに対して斜め上方から鋭角を為して照射する。これにより、角部２Ｂに関しても上述した角部２Ａと同様に２つの側壁２ｃ、２ｄとの関係で第１光線分ＬＡ１と第２光線分ＬＡ２、ＬＡ２が生じる。このように生じた第１光線分ＬＡ１と第２光線分ＬＡ２もＣＣＤカメラ１６によって撮影されて、その撮影された画像は画像処理手段１９に送信されるようになっている。
【００１４】
この後、画像処理手段１９は、次のような処理をおこなって加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出する。
すなわち、先ずＣＣＤカメラ１５から入力された第１の角部２Ａとその周辺の画像をもとにして画像処理手段１９は角部２Ａの頂点２Ａ’の位置を次のようにして検出する。なお、予め画像処理手段１９には、ＣＣＤカメラ１５、１６から送信された画像について横軸をＸ軸とし、縦軸をＹ軸と設定され（図５参照）、ＣＣＤカメラ１５、１６による画像の中心は本レーザ割断装置１の加工領域に設定されたＸＹ座標上の位置座標として制御装置１３に登録されている。
まず、第２光線分ＬＡ２と横辺２ａとの交点Ｃ１のＸＹ座標における（χ１，ｙ１）を検出する（図４、図５参照）。
次に、第１光線分ＬＡ１と横辺２ａとの交点Ｃ２のＸＹ座標（χ２，ｙ２）を検出する。
次に、第２光線分ＬＡ２と縦辺２ｂとの交点Ｃ３のＸＹ座標（χ３，ｙ３）を検出する。
さらに、第１光線分ＬＡ１と縦辺２ｂとの交点Ｃ４のＸＹ座標（χ４，ｙ４）を検出する。横辺および縦辺は直線であることからそれぞれ、
ｙ＝ａχ＋ｂ  -------（１）
ｙ＝ｃχ＋ｄ  --------（２）
と表現することができ、
検出した交点Ｃ１、Ｃ２の座標を（１）式に代入することによりａ、ｂを求め、交点Ｃ３、Ｃ４の座標を（２）式に代入することによりｃ、ｄを求める。さらに求めたａ〜ｄの値を代入した上記（１）、（２）の２つの方程式より横辺２ａと縦辺２ｂの交点である頂点２Ａ’の座標を求め、それを記憶する。このようにして、第１の角部２Ａの頂点２Ａ’の座標を求める。
【００１５】
次に、ＣＣＤカメラ１６による第２の角部２Ｂとその周辺の画像をもとにして、上述した第１の角部２Ａの頂点２Ａ’を求めたのと同様の処理を行って第２の角部２Ｂの頂点２Ｂ’の座標を求める。
２箇所の頂点２Ａ’、２Ｂ’の座標を求めたことで、ＸＹ座標上に設定された基準位置に対する加工テーブル３の載置面３Ａに支持された素材ガラス２のＸ方向、Ｙ方向の各ずれ量及び傾きを求めることができる。そして、制御装置１３は登録されている加工プログラムを求めたＸ方向、Ｙ方向の各ずれ量および傾きを補正するように書き換える。
そして、制御装置１３は書き換えた加工プログラムを実行することにより、レーザ発振器６からレーザ光Ｌを発振させて上記割断線Ｌ１上をなぞるようにして両加工ヘッド７Ａ、７Ｂから素材ガラス２に対してレーザ光Ｌを照射させる。
これにより、素材ガラス２は上記割断線Ｌ１のとおりの長方形の外形を有する製品２’とその外方の残材とに割断されるようになっている。
【００１６】
以上のように、加工テーブル３上に素材としての素材ガラス２を搬送手段によって搬入して吸着固定し、その状態における素材ガラス２の２箇所の角部２Ａ、２Ｂに斜め上方から検査光ＬＡを照射して両方の頂点２Ａ’、２Ｂ’の位置を検出し、素材ガラス２の位置を検出する。
そのため、加工テーブル３に素材ガラス２を固定した素材ガラス２の位置を検出したら直ちにレーザ光Ｌを照射して素材ガラス２を割断することができる。
したがって、１枚の素材ガラス２の割断を短時間で行うことができる。また、ライン光であれば透明な材質である素材ガラス２であっても表面での反射光を安定して撮影することができるので、正確に加工テーブル３上の位置を検出することができる。
【００１７】
なお、上述した実施例においては、素材ガラス２における対角線上となる２箇所の角部２Ａ、２Ｂに検査光ＬＡを照射していたが、素材ガラス２における少なくとも２箇所の角部に検査光ＬＡを照射することで、加工テーブル３上の素材ガラス２の位置を検出することができる。
また、被加工物としてガラス以外の透明でない材質のものであっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例を示す平面図。
【図２】図１の要部の拡大図。
【図３】図２の要部の側面図。
【図４】図２の要部の拡大図。
【図５】図４に示す箇所を画像処理手段１９が設定した座標として示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１…レーザ割断装置                        ２…素材ガラス
３…加工テーブル                          ７Ａ…第１加工ヘッド
７Ｂ…第２加工ヘッド                      １５、１６…ＣＣＤカメラ
１７…第１検査光照射手段                  １８…第２検査光照射手段
１９…画像処理手段                        ＬＡ…検査光  
【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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