JP4621605B2 - 板材の面取装置における加工寸法の計測方法及び補正方法 - Google Patents

Description

この発明は、ディスプレイパネルなどに用いる矩形のガラス基板の縁を加工する面取装置の加工寸法を計測及び補正する方法に関するもので、テスト加工ないし抜取検査の対象となる板材の加工寸法を自動計測して、その計測値に基づいて面取装置のテーブルや工具の位置を修正する方法に関するものである。

ガラス基板の面取装置は、割断などによって切断されたガラス基板の縁に生ずる鋭い稜線や角を工具（一般的には砥石）で面取りないし丸め加工する装置である。一般的なこの種の面取装置は、図８に示すように、ガラス基板１を負圧で吸着するテーブル２と、このテーブルの両側に配置された工具３とを備えており、テーブル２は、旋回装置で垂直軸回りに９０度旋回可能であり、かつテーブル２と工具３、３とは、所定の送り方向に相対移動可能で、基板１は加工しようとする縁８をこの送り方向と平行にしてテーブルに固定される。

ディスプレイパネルとして用いるガラス基板は、大型化と共に軽量化のために基板厚さが薄くなっており、面取幅も０．３ｍｍ程度で、高い加工精度が要求されている。この高い加工精度を実現するために、ガラス基板１（又はこれに貼付されたシート）に、直交する２辺がガラス基板１の縁の方向となる直角三角形の頂点位置に位置決めマーク（アライメントマーク）４を付し、テーブルの送り方向と直交する方向（以下、「幅方向」という）に配置した２個のカメラ５、５で３個の位置決めマーク４の内の幅方向の２個を読取って、テーブルの旋回角や工具位置を設定している。

すなわち、幅方向の２個のカメラのイメージセンサで読み取った画像から検出した２つのマーク４、４の位置を結ぶ線と直交する方向が送り方向となるように、テーブル２の角度を調整し、またマーク４、４の位置から検出した基板１の中心位置と制御装置に予め登録されている基板寸法を基に、面取幅が指定された目標値となるように、工具３、３の幅方向の位置を調整して、基板の加工を行っている。

そして、基板の一方の対向縁８、８の加工が終了したら、テーブル２を９０度旋回し、工具３の幅方向位置を新たな位置に設定して、第２の対向縁９、９の加工を行っている。

なお、面取装置の工具３は、図９に示すように、基板の送り方向と略平行に設けた上下の回転軸１５ｕ、１５ｌに固定した各複数枚の円板状の砥石１６、１６の外周で基板の縁の上下の稜線を同時に加工するもので、２本の回転軸１５ｕ、１５ｌの中間高さがテーブル２上の基板１の厚さ中心となる高さに工具３、３の高さを調整することにより、上下の稜線の面取り幅が同一幅となるように調整されるものである。また、図の工具３には、下回転軸１５ｌの前後端に頂角４５度の円錐周面を有するコーナ面取砥石１７が固定されており、基板の角（四隅）の面取りは、このコーナ面取砥石１７で行われる。

この種の面取装置には、基板の自動搬送装置が設けられて、多数の基板の面取加工を連続的に行っている。加工時のテーブル２の方向や工具３、３の位置は、前述したようにガラス基板１に付された位置決めマーク４の位置を基準として調整して、正確な加工が行われるようにしているが、例えば２つのカメラ５、５の位置関係に誤差があったり、工具３が磨耗したり、工具の高さに誤差があったときは、加工された基板の面取寸法に誤差が生じてくる。

そこで従来は、試験加工した基板を加工機から取り出して測定器に載せ、オペレータが測定器の顕微鏡で位置決めマーク４（図１０参照）から面取ライン７までの距離ａ、ｂ、面取幅ｃ、ｄ、角の面取寸法ｅ、ｆを計測し、その計測値に基づいてテーブルの方向や工具の幅方向及び高さ位置を調整していた。更に、工具磨耗などの経時変化による加工寸法の変化を修正するために、適宜加工済基板を抜き取って、上記と同様な方法で面取寸法を測定して、工具位置の修正などを行っていた。

しかし、上記の従来方法では、加工寸法の計測を人間が行っているため、オペレータの熟練が必要であること、不注意や見間違いによる計測誤差が発生するおそれがあること、計測値からテーブル角度や工具位置の修正値を計算する必要があり、その作業に時間がかかること、計算した修正値をオペレータが面取装置の制御器に手入力する必要があり、入力ミスが発生するおそれがあることなどの問題点があるほか、面取装置に特有の問題として、ワークであるガラス基板の大面積化と薄肉化に伴って、テスト加工した基板や抜取検査する基板を面取装置から取り出して計測器にセッティングする作業の困難性が増大していること、及びテーブルの大型化に伴って加工寸法の誤差が増大するという問題が発生してきている。

すなわち、ガラスの大面積化と薄肉化のために不用意に基板を搬送すると、搬送中に基板が割れてしまうため、専用の搬送装置を用意して、計測する基板の面取装置からの取り出し及び計測装置へのセッティングを行うか、あるいは複数の作業者の注意深い共同作業で基板を搬送するかする必要があり、設備負担又は作業負担が増大し、搬送に時間がかかるという問題が発生する。また、基板の大型化とそれに伴うテーブルの大面積化により、テーブルの送り方向の角度誤差や平面度ないし水平度の誤差がワークの縁に沿う方向の面取幅の変化や、上下の面取幅の不一致という誤差を増大させる問題が発生している。

この発明は、上述した従来方法の問題点を解決するためになされたもので、面取装置からワークとなる板材を取り出すことなく加工寸法を自動計測して、その計測値に基づいて、従来より高い精度で面取寸法の誤差を修正することが可能な技術手段を得ることを課題としている。

上記課題を解決した本願の請求項１の発明に係る面取装置における面取寸法の計測方法は、面取加工する板材１に直角三角形の３頂点となる位置に位置決めマーク４を付し、面取装置に当該板材の送り方向と直交する方向に２個のカメラ５、５を搭載し、当該２個のカメラで読取った前記マークの位置を基準にして、前記板材の四辺８、９を面取加工する面取装置における面取寸法の計測方法であって、工具３に対する板材１の相対送り方向と直交する方向に付された２個の前記マークを前記２個のカメラで読取って前記板材の送り方向に対する方向を定めて当該送り方向と平行な側縁の加工を行い、第１計測工程で当該板材を送り戻し方向に送って前記２個のカメラ５の一方で送り方向に付された２個の前記マークを読取って当該２個のマークの送り直角方向の位置の差を検出し、第２計測工程で前記カメラを当該板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って前記２個のカメラで当該側縁の加工寸法を検出することを特徴とする面取寸法の計測方法である。

本願の請求項２の発明は、上記請求項１の発明に係る計測方法において、前記板材１の側縁下面を読取る２個の下カメラ６を、前記２個のカメラの直下の位置に移動可能に設置し、前記第２計測工程で当該下カメラを前記板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って２個のカメラ５と２個の下カメラ６で側縁上下の加工寸法を検出することを特徴とするものであり、板材１の両面の面取寸法を同時に計測できるものである。

本願の請求項３の発明は、上記方法で計測した面取寸法に基づいて加工寸法の補正を行う方法で、板材１に直角三角形の３頂点となる位置に位置決めマーク４を付し、面取装置の板材載置テーブル２の上方に、当該テーブルの送り方向と直交する方向に２個の上カメラを配置し、当該２個の上カメラ５で読取った前記マークの位置を基準にして、前記板材の四辺８、９を面取加工する面取装置における面取寸法の補正方法であって、前記板材の側縁下面を読取る２個の下カメラ６を、前記２個の上カメラの直下の位置に移動可能に設置し、工具３に対する板材１の相対送り方向と直交する方向に付された２個の前記マークを読取って前記板材の送り方向に対する方向を定めて当該送り方向と平行な側縁の加工を行い、第１計測工程で当該板材を送り戻し方向に送って前記２個の上カメラ５の一方で送り方向に付された２個の前記マークを読取って当該２個のマークの送り直角方向の位置の差を検出し、第２計測工程で前記上カメラ５と下カメラ６とを当該板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って前記２個の上カメラと２個の下カメラで当該側縁上下の加工寸法を検出し、第１計測工程で検出された２個のマークの送り直角方向の位置の差から前記テーブルの角度誤差を演算し、前記第２計測工程で検出された側縁上下の加工寸法の差から工具の高さ誤差を演算し、上記演算された角度誤差でテーブル角度の指令値を補正し、上記演算された高さ誤差で工具高さの指令値を補正することを特徴とする、面取装置における面取寸法の補正方法である。

この発明の方法では、板材１を送り方向ないし送り戻し方向に移動させる途中で１個のカメラで送り方向に並んだ２つの位置決めマークを読み取っているので、テーブル２の角度誤差をより高い精度で計測できる。このテーブルの角度誤差と面取寸法の誤差とを共に計測できるため、誤差を修正するための工具位置の修正を計測された面取寸法に加工時のテーブルの角度誤差を加味した演算で算出することができる。すなわち、試験加工において、テーブルの角度誤差を修正した後、試し加工をするという二度手間が省け、また抜取検査した板材からテーブル角度の修正と工具位置の修正との両者が可能である。工具位置は、検出された上下の面取線の位置決めマーク４からの距離の平均値、または上下の面取幅の平均値とそれらの目標値との差から、幅方向の位置修正量が算出され、また上下の面取幅の差から上下方向の位置修正値が算出される。

この発明の方法では、加工寸法の計測が面取装置に搭載したカメラを用いて面取装置上で行われ、面取装置の制御器に計測値からテーブル角度や工具位置の修正値を計算する計算式を登録しておくことによってそれらを自動演算し、その演算値に基づいて制御器からの指令値を補正することにより、自動修正することが可能になる。従って、計測のために板材を面取装置から取り出すという作業が不要になって、計測に要する時間及び作業負担が大幅に軽減されると共に、人手による計測や補正値の入力に伴って生ずるおそれのある計測ミス、補正値の計算ミス及び入力ミスによる不良品の発生を防止することができる。また、計測及びその計測値に基づく補正値の演算や入力を自動的に行わせることができるので、それらに要する時間が短縮されると共に、オペレータの作業負担を皆無にすることができる。

更に従来方法より高精度な板材送り方向の補正が可能であると共に、カメラをテーブル２の上下に配置することによって、上下の面取幅の計測を自動で行い、工具高さを修正することによって、上下の面取幅の誤差を自動修正できるという効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。この発明の方法を実施する面取装置には、図７に示すように、加工する板材１の対向縁下面の面取線を読み取るための下カメラ６、６を設けている。テーブル２、工具３、位置決めマーク読取用のカメラ（上カメラ）５及びそれらの取付構造並びに板材１に設けられる位置決めマーク４は、従来と同様である。上下のカメラ５、６は、工具３と同一の支持台（図示せず）に各個別に幅方向移動自在に搭載されており、工具３とカメラ５、６の送り方向の位置関係は変化しない。下カメラ６、６は、後述する加工寸法を読み取るときにのみ上カメラ５、５の直下の位置に移動し、それ以外のときは、外側に退避させる。

テスト加工する板材や抜取検査する板材（以下、単に「ワーク」という。）は、図１ないし図６に示す手順で加工及び計測が行われる。

図１は第１の対向縁８、８を加工する手順を示した図で、２つの上カメラ５、５でワーク１に付された幅方向の２個の位置決めマーク４、４を読み取り、その画像処理によって得られる位置決めマーク４、４の位置座標からテーブルの傾き及びワークの送り方向と幅方向の中心位置を算出し、テーブル２の方向及び工具３の位置を設定する（図１(ａ)）。次にテーブルと工具３の相対移動により、ワーク１を＋Ｙ方向（図の上方）に送って、工具３で第１の対向縁８、８を面取加工する（図１(ｂ)）。加工が終了したら、工具３を外側へ退避させる（図１(ｃ)）。

なお、（図１(ｂ)）に示した縁の加工の前後に、前述したコーナ面取砥石１７、１７により、ワークの角１ａ、１ｂの面取加工（図１０のｅ、ｆ）を行う。

図２は、テーブルの傾き誤差を計測する動作を示した図である。ワークの第１の対向縁の加工が終了した図１(ｃ）の状態からワーク１をカメラ５に対して−Ｙ方向（図の下方）に移動し、上カメラ５の一方（図では左側のもの）で送り方向に並んでいる２つの位置決めマーク４を読み取る（図２(ａ)、(ｂ)）。そして、ワークがカメラ位置を通過した後、上下のカメラ５、６を第１の対向縁８の位置に移動する（図２(ｃ)）。

図３は、加工寸法の計測動作を示した図である。ワークの傾きを高精度で検出する工程が終了した図２(ｃ）の状態から再びワークを＋Ｙ方向に送って、上下のカメラ５、６で送り方向の縁８の中央部又は縁８に沿う複数箇所８ａを読んで、同図(ｂ）に示す画像から、図１０に示す第１の辺８の面取幅ｃ及び位置決めマーク４から面取線までの距離ａ（計測した面取線７の位置と既に読み取っている位置決めマーク４の座標から算出できる。）を計測する。面取幅ｃは上下のカメラ５、６によって、上面及び下面のものが計測される。

計測時の照明の光量が弱すぎると、図３(ｃ）に示すように、カメラ側の面の面取ライン７と反対側の面の面取ライン７ａとの両方が読み取られてしまうことがあり、そのときは、どちらが読み取るべき面取ラインなのか判断できなくなる。この場合には、読取位置に照射されている照明光の照度を上げることによって、反対側の面の読取ラインが読み込まれないようにすることができる。

図４は第２の対向縁９の加工動作を示した図である。第１の対向縁８の計測が終了した図４(ａ）に想像線で示す状態から、テーブルを矢印Ａ方向に９０度旋回し、下方のカメラ６を外側に退避させ、工具３の位置を新たに設定した後、ワーク１を工具３に対して−Ｙ方向に送ることにより、第２の対向縁９の面取加工を行う（図４(ｂ)）。角の面取加工は、図１の第１の対向縁８を加工するときに四隅すべてが終了しているので、第２の対向縁９を加工するときには、行う必要がない。加工が終了したら、工具３を退避させる（図４(ｃ)）。

図５は、第２の対向縁９の加工時のテーブルの傾き誤差を精密に測定する動作を示した図で、図２で説明した動作と同じ動作であるので、図２(ａ）に対応する図のみを示してある。

図６は、第２の対向縁９の加工寸法を計測する動作を示した図である。この実施形態では、角の面取寸法の計測をここで行っている。すなわち、上下のカメラ５、６で前後の角１ａ、１ｂ及び送り方向の縁９の中央部又は縁９に沿う複数箇所９ａを読んで、図６(ｂ)、(ｃ）に示す画像と図３(ｂ）に示したものと同様な画像から、図１０に示す角の面取寸法ｅ、ｆと、第２の対向縁９の面取幅ｄ及び位置決めマーク４から面取ライン７までの距離ｂを計測する。この計測が終了すると、ワーク１は最初に面取装置に搬入された位置に戻るので、面取装置に設けられた搬出装置により、次工程へと搬出される。

このようにして、テストワーク又は抜取検査されるワークが計測されたら、その計測値に基づいて、必要なテーブル２の角度の補正値及び工具３の幅方向及び上下方向の補正値を算出し、以後の板材を加工する際に、ＮＣ装置の指令値を算出された補正値で補正して、テーブル角度の位置及び工具の幅方向Ｘ及び上下方向Ｚの位置を設定して加工を行う。これらの計測を行わない板材の加工は、図１の第１の対向縁を加工する動作と、図４の板材を９０度転向して第２の対向縁を加工する動作とによって行われる。第２の対向縁の加工が終了した図４(ｃ）の板材の位置は、板材の搬入位置と同一位置であり、この位置に設けられている通常の板材を搬入搬出する装置で、テストワークや抜取検査したワークの搬出が可能である。

第１の対向縁を加工する手順を示した図 テーブルの傾き誤差を計測する動作を示した図 加工寸法の計測動作を示した図 第２の対向縁の加工動作を示した図 第２の対向縁の加工時のテーブルの傾き誤差を計測する動作を示した図 第２の対向縁の加工寸法を計測する動作を示した図 面取装置の機器配置を示す模式的な斜視図 従来の面取装置の機器配置の一例を示す模式的な斜視図 面取工具の一例を示す斜視図 面取寸法を示す板材の部分平面図

符号の説明

１ 板材
２ テーブル
３ 工具
４ 位置決めマーク
５ カメラ（上カメラ）
６ 下カメラ
７ 面取線

Claims (3)

1. 板材に直角三角形の３頂点となる位置に位置決めマークを付し、面取装置に当該板材の送り方向と直交する方向に２個のカメラを搭載し、当該２個のカメラで読取った前記マークの位置を基準にして、前記板材の四辺を面取加工する面取装置における面取寸法の計測方法であって、
   工具に対する板材の相対送り方向と直交する方向に付された２個の前記マークを前記２個のカメラで読取って前記板材の送り方向に対する方向を定めて当該送り方向と平行な側縁の加工を行い、第１計測工程で当該板材を送り戻し方向に送って前記２個のカメラの一方で送り方向に付された２個の前記マークを読取って当該２個のマークの送り直角方向の位置の差を検出し、第２計測工程で前記カメラを当該板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って前記２個のカメラで当該側縁の加工寸法を検出することを特徴とする、面取装置における面取寸法の計測方法。
2. 前記板材の側縁下面を読取る２個の下カメラ(6)を、前記２個のカメラの直下の位置に移動可能に設置し、前記第２計測工程で当該下カメラを前記板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って２個の前記カメラと２個の前記下カメラで側縁上下の加工寸法を検出することを特徴とする、請求項１記載の面取装置における面取寸法の計測方法。
3. 板材に直角三角形の３頂点となる位置に位置決めマークを付し、面取装置の板材載置テーブルの上方に、当該テーブルの送り方向と直交する方向に２個の上カメラを配置し、当該２個の上カメラで読取った前記マークの位置を基準にして、前記板材の四辺を面取加工する面取装置における面取寸法の補正方法であって、
   前記板材の側縁下面を読取る２個の下カメラ(6)を、前記２個の上カメラの直下の位置に移動可能に設置し、工具に対する板材の相対送り方向と直交する方向に付された２個の前記マークを読取って前記板材の送り方向に対する方向を定めて当該送り方向と平行な側縁の加工を行い、第１計測工程で当該板材を送り戻し方向に送って前記２個の上カメラの一方で送り方向に付された２個の前記マークを読取って当該２個のマークの送り直角方向の位置の差を検出し、第２計測工程で前記上カメラと下カメラとを当該板材の側縁を読取る位置に移動したあと当該板材を送って前記２個の上カメラと２個の下カメラで当該側縁上下の加工寸法を検出し、
   第１計測工程で検出された２個のマークの送り直角方向の位置の差から前記テーブルの角度誤差を演算し、前記第２計測工程で検出された側縁上下の加工寸法の差から工具の高さ誤差を演算し、
   上記演算された角度誤差でテーブル角度の指令値を補正し、上記演算された高さ誤差で工具高さの指令値を補正することを特徴とする、面取装置における面取寸法の補正方法。

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