硬質脆性板の周縁加工装置
【課題】搬入された板状のワークの位置及び角度の誤差を補正する補正手段を備えた、小型で装置構造も簡単かつ部品点数も少ない、周縁加工装置を提供する。
【解決手段】鉛直軸回りに回転するテーブル、ワークの周縁を加工する工具、工具送り装置及びワークの角部の画像を取得する１個のカメラを備える。テーブルにワークが搬入されたとき、カメラでワークの第１の角部と１８０度対向する第２の角部の画像を取得し、それらの角部のあるべき位置からの２次元平面方向の偏差を検出し、それらの偏差から、テーブル中心に対するワークの中心の位置偏倚及び角度偏倚を演算する。
【解決手段】鉛直軸回りに回転するテーブル、ワークの周縁を加工する工具、工具送り装置及びワークの角部の画像を取得する１個のカメラを備える。テーブルにワークが搬入されたとき、カメラでワークの第１の角部と１８０度対向する第２の角部の画像を取得し、それらの角部のあるべき位置からの２次元平面方向の偏差を検出し、それらの偏差から、テーブル中心に対するワークの中心の位置偏倚及び角度偏倚を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テレビ、携帯型のコンピュータ、携帯電話などの表示パネルに用いるガラス基板、その他の硬質脆性板の周縁加工装置に関するもので、特に加工装置のテーブル上に搬入されたワークの偏倚（位置及び角度の誤差）を補正する補正手段を備えた上記装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの周縁の加工を正確に行うためには、その前提として、ワークをテーブル上に正確に位置決めして固定する必要がある。しかし、平板状ワークの周縁全体を加工する装置では、周縁の位置や方向を決めるガイドなどを設けることができず、平板の面を吸着するか上下に挟持するかして固定しなければならないので、ワークの中心をテーブルの中心に正確に一致させることや、ワークの方向を所定の方向に設定することが困難である。そのため、テーブル上に搬入されたワークの中心位置や方向に誤差が生ずる。
【０００３】
携帯電話用のパネルのようにワークが小さいときは、その周縁を把持してテーブルに搬入するとか、加工装置に搬入する前に周縁基準でワークの中心を位置決めする芯出し台に一旦ワークを置いてから加工装置に搬入するというような手段により、偏倚を実用上問題が生じない範囲に（例えば、偏倚量を周縁加工時における取り代の範囲内に）することが可能である。しかし、ワークが大きくなると、ワーク搬入時におけるワークとテーブル間の偏倚量も大きくなるため、偏倚量を補正して加工を行うことが必要になる。
【０００４】
図１０は、大型の矩形のガラス基板の周縁加工装置を模式的に示した図で、テーブル１２上に固定したガラス基板ｗを図のＹ方向に移動しながらテーブル１２の両側に配置した砥石３、３でワークのＹ方向の両側辺ｅ、ｅの加工を行う装置である。この種の周縁加工装置では、装置に設置した２台のカメラ５、５でワークの角部又は角部付近に設けたマークｍ１、ｍ２を読み取ってＹ方向と直交するＸ方向の偏倚を求め、更にワークを加工する前にテーブル１２をＹ方向に走行して一方のカメラ５でワークのＹ方向の反対側の角又はマークｍ３を読み取って、両者のＸ方向の位置の差とテーブルのＹ方向の移動量とから、ワークの角度偏倚（傾き）を求める。そして、検出されたワークの角度偏倚は、テーブル１２の鉛直軸回りの回動で補正し、Ｘ方向の偏倚は、制御器から与えられる工具３のＸ方向の位置指令を補正して工具の位置を設定することにより補正している。なお、ワークのＹ方向の偏倚は、他方の両側辺ｅ、ｅを加工するときにテーブルを９０度回動して２個のカメラ５、５でマークｍ１、ｍ３（又はその部分の角）を読み取ることにより検出している。
【０００５】
テーブル上に搬入されたワーク（加工前のワークは、一般的には矩形である。）を円弧や凹部を含む自由形状に加工する周縁加工装置は、従来、工具（一般的には回転砥石）を直交する２方向（Ｘ−Ｙ方向）に送る送り台を設けて、加工される周縁形状に応じて工具を２次元平面状で移動させるというマシニングセンタによるワーク加工と同様な方法で加工を行っていた。これに対して本願出願人は、ワークｗを固定したテーブルの鉛直軸Ｐ回りの回転角θと、テーブル中心Ｐに向けて接近及び離隔する図のＸ方向の工具３の移動とを関連付けて制御することにより、図３に示すようにワークｗに自由形状の周縁加工を行う（以下、「コンタリング方式」と言う。）装置を提案している。コンタリング方式の周縁加工装置は、従来のマシニングセンタ方式の周縁加工装置に比べて装置の設置面積を大幅に低減できるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、加工するワークが大型になればなるほど、加工装置へのワーク搬入時の偏倚量が大きくなる傾向があるため、コンタリング方式の周縁加工装置においても、Ａ４やＢ５サイズなどの中型以上の基板の加工においては、テーブル上に搬入されたワーク（通常は矩形である）の中心位置の偏倚と方向の偏倚（角度の偏倚）とを検出することが不可欠になる。この場合、図１０に示したような方法でワークの中心と方向の偏倚を検出しようとすると、カメラが２台必要である上、ワークの辺の長さに相当する距離だけテーブル又はカメラを移動しなければならず、ワークが大型になればなるほど、その移動距離が長くなるので、装置の動作面積が大きくなり、装置を小型化する際の障害になる。
【０００８】
ワークを加工装置に搬入する前に芯出し台でワークの芯出しを行ってから搬入するという方法においても、ワークが大型になればなるほど芯出し台の面積が大きくなるので、装置が大きくなるのを避けることができないし、ワークの搬入に時間がかかって生産性も低下する。
【０００９】
この発明は、加工するワークの大型化に伴って生ずる上記のような問題を解決するためになされたもので、テーブル上に搬入されたワークの偏倚量を検出して補正することにより、正確なワークの加工を可能にした、小型で装置構造も簡単かつ部品点数も少ない周縁加工装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の周縁加工装置は、表示パネルなどの板状のワークｗを水平に保持して鉛直軸回りに回転するテーブル１２と、ワークｗの周縁を加工する工具３と、制御器４と、当該制御器からの指令値に基づいて工具３の位置を制御する送り装置２３と、ワークｗの角部Ａ、Ｂの画像を取得する１個のカメラ５とを備え、制御器４は、カメラ５を用いた画像取得及び画像解析手段と、工具位置ないしテーブル回転角の補正手段とを備えている。
【００１１】
画像取得手段は、テーブル１２にワークｗが搬入されたとき、カメラ５で当該ワークの第１の角部Ａの画像（ａ）を取得し、次にテーブル１２を１８０度回動して同一のカメラ５で第２の角部Ｂの画像（ｂ）を取得する。画像解析手段は、得られた２枚の画像のそれぞれについて、ワークｗの第１の角部Ａ及び第２の角部Ｂのあるべき位置からの２次元平面上での偏差δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂを検出し、制御器４は、それらの偏差から、テーブル中心Ｐに対するワークｗの中心Ｑの位置偏倚Δｘ、Δｙ及び角度偏倚Δθを演算する。
【００１２】
カメラの画像上における第１の角部Ａ及び第２の角部Ｂの位置偏差δｘ、δｙ（直角座標系の場合）又はδｒ、δθ（極座標系の場合）は、角部にマークＭａ、Ｍｂを設けられているワークは、それらのマークＭａ、Ｍｂのあるべき位置Ｍｏからの偏差で検出する。このようなマークが設けられていないワークは、ハフ変換などの手法により、ワークの角の両側の境界線ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を検出し、その交点Ｃａ、Ｃｂのあるべき位置Ｃｏから偏差を検出する。また、角部に大きなアールが設けられているワークは、円弧についてのハフ変換などの手法により、ワークの角の円弧の中心Ｏａ、Ｏｂを求め、そのあるべき位置Ｏｏから偏差を検出する。
【００１３】
工具位置補正手段は、得られた角度偏倚Δθに基づいて、テーブル１２の回転角の指令値を補正する。また、工具位置補正手段は、ワークｗの位置偏倚Δｘ、Δｙ又はΔｒ、Δθに基づいて、加工プログラムで指定される加工形状を実現するための工具位置の指令値を補正する。
【００１４】
この発明は、Ａ４サイズやＢ５サイズなどの中型の液晶パネルの周縁を加工する加工装置に特に好適である。中型の液晶パネルは、図１０のような従来方式でテーブル１２上のワークｗの偏倚を検出するにはワーク寸法が小さすぎ、また、テーブル１２上への個々のワークｗの搬入誤差を補正しないで加工を行うには、ワーク寸法が大きすぎて、搬入誤差による加工不良品の発生が多くなる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、テーブル上に搬入されたワーク１個毎の位置偏倚と角度偏倚との両方を、１個のカメラでかつテーブルを１８０度回転させるだけの動作で検出することができ、その検出値に基づいてワーク１個毎に制御器から出力される指令値を補正して加工を行うことができる。そして、ワークの位置検出のためにテーブルやカメラを移動させる必要がないので、装置の設置面積ないし動作領域を増大させることがない。
【００１６】
またこの発明では、１個のカメラでワークの位置及び角度の偏倚を検出できるので、装置構造が簡単になり装置を安価に提供できる。特に中型以上の表示パネルの周縁をコンタリング方式で加工する周縁加工装置では、この発明を採用することにより、省スペースでワークの１枚毎の搬入誤差を速やかに検出して、効率よく加工を行うことが可能な、設置面積及び動作面積が小さく、構造が簡単で部品点数も少ない周縁加工装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】周縁加工装置の模式的な側面図
【図２】図１の装置の主要な機器配置を示す平面図
【図３】コンタリング方式の加工を示す説明図
【図４】図２の配置例におけるカメラの画像を模式的に示す図
【図５】角部にマークが付されているワークの図４と同様の図
【図６】角が円弧のワークの図４と同様な図
【図７】機器配置の第２例を示す平面図
【図８】図７の配置例におけるカメラの画像を模式的に示す図
【図９】ワーク位置の検出手順を示すフローチャート
【図１０】大型ワークの周縁加工装置における従来のワークの偏倚検出を示す模式的な斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明の周縁加工装置の実施形態を説明する。図１は周縁加工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。
【００１９】
図において、ワーク軸１は、鉛直方向の中空軸で、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。
【００２０】
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、図示しない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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、コンタリング方式によるワークｗの外周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ｘ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。
【００２４】
横送り台２１には、テーブル１２上のワークの角部Ａ、Ｂの画像を取得するカメラ５が装着されている。図１、２の例では、カメラ５は、横送り台２１にＹ方向（図１の紙面直角方向）に移動位置決めされる移動台５１を介して横送り台２１に装着されている。移動台５１は、移動モータ５２で駆動される送りねじ５３に螺合しており、移動モータ５２は、サーボアンプ４３を介して制御器４に接続されている。
【００２５】
搬入されるワークの大きさやそれに付されたマークの位置は分かっているから、テーブル１２上に搬入されたワークｗの角やマークのあるべき位置は、演算によって求めることができる。制御器４で横送りモータ２３と移動モータ５２を制御することにより、カメラ５が取得する画像の原点をワークｗの角部Ａ、Ｂのあるべき検出位置Ｍｏ、Ｃｏ、Ｏｏに正確に位置決めすることができる。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ワークの角部Ａ、Ｂは、このカメラの撮影領域内に入っている。
【００２６】
図４は、カメラが取得した画像の例を示した図で、画像上におけるワークの境界線の交点からワークの角を検出する場合のものである。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に原点Ｃｏを位置決めしたカメラ５でワークの第１の角部Ａの画像を取得する。取得した画像は、例えば図４の（ａ）のようになる。
【００２７】
次にカメラ５の位置を固定したままテーブル１２を１８０度回転して、ワークｗの第２の角部Ｂの画像を取得する。この画像は、例えば図４の（ｂ）のようになる。画像（ａ）、（ｂ）のそれぞれの直交する２本の線分ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２上の任意の２点についてハフ変換の方法などにより、線分ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２及びその交点Ｃａ、Ｃｂの画像上での座標を取得できる。そして、交点Ｃａ、Ｃｂの原点Ｃｏ（テーブル上にワークが正確に置かれたときの交点Ｃａ、Ｃｂの位置）からのＸ方向の及びＹ方向の座標（偏倚）δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂから、テーブル１２の中心Ｐとワークｗの中心ＱとのＸ方向及びＹ方向の画像上での偏倚量を検出することができる。
【００２８】
画像上での偏倚量と実際の偏倚量との比は、例えばＮＣ装置で横送り台２１を１ｍｍ移動したときの画像上での点Ｃａ又はＣｂの移動量を検出することによって設定できる。そこでこれらの４個の偏倚量の検出値δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂから、幾何学の原理から導かれる演算式を用いて、テーブル１２上でのワークｗの位置偏倚量Δｘ、Δｙ及び角度偏倚量Δθを求めることができる。
【００２９】
図４は、角部Ａ、Ｂの２直線の交点Ｃａ、Ｃｂから各角部のあるべき位置Ｃｏからの偏差を検出する例であるが、例えば、ワークの角部にマークＭが付されているときは、当該マークの画像Ｍａ、Ｍｂとそれらのマークが本来あるべき位置Ｍｏとの偏差を検出すれば良く（図５）、また、ワークの角部に大きなアールが取られているときは、円弧についてのハフ変換などにより求めた当該円弧の式からその中心Ｏａ、Ｏｂを求め、そのあるべき位置Ｏｏからの偏差を検出して（図６）、同様な手順により、テーブル１２上に搬入された個々のワークｗの位置偏差及び角度偏差を演算することができる。
【００３０】
以上の例は、テーブル１２を原点角度にしてカメラ５をＸ方向及びＹ方向に移動することによって、ワークの大きさによって変わる角部の位置にカメラを移動して、当該角部の画像を取得するものであるが、カメラを横送り台２１の定位置に固定して大きさの異なるワークの角部の画像を取得することも可能である。
【００３１】
図７及び８は、その例を示した図で、カメラ５は、横送り台２１の定位置（図の例では、砥石軸３１の軸心とワーク軸１の軸心を含む平面ｓ上の位置）に固定的に設けられている。この構造の場合、テーブル１２にワークｗが搬入された状態では、ワークの角部は、カメラ５の撮影領域には入らない。そこで、ワークをテーブル１２に固定した後、予め分かっているワークの対角寸法Ｌの１／２だけテーブル中心Ｐから離れた位置にカメラ５が来るように横送り台２１を移動し、かつその対角線のＸ軸に対する角度αだけテーブル１２を回転して、第１の角部Ａがカメラ５の撮影領域に入るようにする。そして、カメラ５で第１の角部Ａの画像を取得し、次にテーブル１２を１８０度回動することにより、ワークの第２の角部Ｂがカメラ５の撮影領域に来るから、第２の角部Ｂの画像を取得する。
【００３２】
そこで得られた画像から図４の場合と同様に、交点ないし角の円弧中心を求め、これらの点のあるべき位置からの偏差（ワークがαだけ斜めになった状態での）δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂを求める。これらの値とテーブルの角度αから、テーブル１２とワークｗの位置及び角度偏差Δｘ、Δｙ、Δθを求めることができる。
【００３３】
上述したワークの偏倚量Δｘ、Δｙ、Δθの検出は、ワークｗがテーブル１２に搬入される毎に行われ、ワーク毎に得られた補正値を用いてワークの加工が行われる。図９は、その検出手順を示す図である。
【００３４】
図に示すように、ワークｗがテーブル１２上に搬入されたら、送り台２１及び移動台５１の移動（図２の構造の場合）又は送り台２１の移動及びテーブル１２の回転により（図７の場合）、カメラ５を計測点に移動し、第１の角部Ａの画像を取得する。次にワーク軸１を１８０度回転して第２の角部Ｂの画像を取得する。そしてステップ７１で、取得した２枚の画像より、工具の送り装置２３やワーク軸の旋回駆動装置１５に与える指令値の補正値を演算する。そしてステップ７２で、演算結果、すなわち指令値の補正量が予め制御器に登録した規定範囲内にあるかどうかが判定され、規定範囲内であれば補正値を制御器に登録して終了し、次の工程であるワークの加工工程に移行する。
【００３５】
もし、ステップ７２の演算結果が規定範囲から外れていれば、更にステップ７３で、制御器に予め設定した測定のリトライ条件、例えばリトライの回数や演算結果の範囲などについてのリトライ条件に合致するかどうかを調べ、合致していれば第１の角部の画像取得から始まる検出手続を再度行う。この場合には、例えばワークの周縁にカケがあったために１回目の演算結果が規定範囲から外れた場合など、この測定のリトライによって正しい補正値を得ることができる。測定のリトライ条件、例えばリトライ回数が設定したリトライ回数を超えたか、リトライ時の演算結果がやはり規定範囲から外れているとかの場合には、画像処理による補正処理の失敗フラグをオンにして検出手続を終了する。この場合には、通常、次工程の加工を行わないで、搬入されたワークを加工することなく装置から排出する。
【符号の説明】
【００３６】
１ ワーク軸
３ 砥石
４ 制御器
５ カメラ
12 テーブル
15 主軸モータ
21 横送り台
23 送り装置（横送りモータ）
A,B ワークの角部
a1,a2,b1,b2 ワークの境界線
Ca,Cb 境界線の交点
Ma,Mb 位置決めマーク
Oa,Ob 角の円弧中心
Ｐ テーブルの中心
Ｑ ワークの中心
ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テレビ、携帯型のコンピュータ、携帯電話などの表示パネルに用いるガラス基板、その他の硬質脆性板の周縁加工装置に関するもので、特に加工装置のテーブル上に搬入されたワークの偏倚（位置及び角度の誤差）を補正する補正手段を備えた上記装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの周縁の加工を正確に行うためには、その前提として、ワークをテーブル上に正確に位置決めして固定する必要がある。しかし、平板状ワークの周縁全体を加工する装置では、周縁の位置や方向を決めるガイドなどを設けることができず、平板の面を吸着するか上下に挟持するかして固定しなければならないので、ワークの中心をテーブルの中心に正確に一致させることや、ワークの方向を所定の方向に設定することが困難である。そのため、テーブル上に搬入されたワークの中心位置や方向に誤差が生ずる。
【０００３】
携帯電話用のパネルのようにワークが小さいときは、その周縁を把持してテーブルに搬入するとか、加工装置に搬入する前に周縁基準でワークの中心を位置決めする芯出し台に一旦ワークを置いてから加工装置に搬入するというような手段により、偏倚を実用上問題が生じない範囲に（例えば、偏倚量を周縁加工時における取り代の範囲内に）することが可能である。しかし、ワークが大きくなると、ワーク搬入時におけるワークとテーブル間の偏倚量も大きくなるため、偏倚量を補正して加工を行うことが必要になる。
【０００４】
図１０は、大型の矩形のガラス基板の周縁加工装置を模式的に示した図で、テーブル１２上に固定したガラス基板ｗを図のＹ方向に移動しながらテーブル１２の両側に配置した砥石３、３でワークのＹ方向の両側辺ｅ、ｅの加工を行う装置である。この種の周縁加工装置では、装置に設置した２台のカメラ５、５でワークの角部又は角部付近に設けたマークｍ１、ｍ２を読み取ってＹ方向と直交するＸ方向の偏倚を求め、更にワークを加工する前にテーブル１２をＹ方向に走行して一方のカメラ５でワークのＹ方向の反対側の角又はマークｍ３を読み取って、両者のＸ方向の位置の差とテーブルのＹ方向の移動量とから、ワークの角度偏倚（傾き）を求める。そして、検出されたワークの角度偏倚は、テーブル１２の鉛直軸回りの回動で補正し、Ｘ方向の偏倚は、制御器から与えられる工具３のＸ方向の位置指令を補正して工具の位置を設定することにより補正している。なお、ワークのＹ方向の偏倚は、他方の両側辺ｅ、ｅを加工するときにテーブルを９０度回動して２個のカメラ５、５でマークｍ１、ｍ３（又はその部分の角）を読み取ることにより検出している。
【０００５】
テーブル上に搬入されたワーク（加工前のワークは、一般的には矩形である。）を円弧や凹部を含む自由形状に加工する周縁加工装置は、従来、工具（一般的には回転砥石）を直交する２方向（Ｘ−Ｙ方向）に送る送り台を設けて、加工される周縁形状に応じて工具を２次元平面状で移動させるというマシニングセンタによるワーク加工と同様な方法で加工を行っていた。これに対して本願出願人は、ワークｗを固定したテーブルの鉛直軸Ｐ回りの回転角θと、テーブル中心Ｐに向けて接近及び離隔する図のＸ方向の工具３の移動とを関連付けて制御することにより、図３に示すようにワークｗに自由形状の周縁加工を行う（以下、「コンタリング方式」と言う。）装置を提案している。コンタリング方式の周縁加工装置は、従来のマシニングセンタ方式の周縁加工装置に比べて装置の設置面積を大幅に低減できるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、加工するワークが大型になればなるほど、加工装置へのワーク搬入時の偏倚量が大きくなる傾向があるため、コンタリング方式の周縁加工装置においても、Ａ４やＢ５サイズなどの中型以上の基板の加工においては、テーブル上に搬入されたワーク（通常は矩形である）の中心位置の偏倚と方向の偏倚（角度の偏倚）とを検出することが不可欠になる。この場合、図１０に示したような方法でワークの中心と方向の偏倚を検出しようとすると、カメラが２台必要である上、ワークの辺の長さに相当する距離だけテーブル又はカメラを移動しなければならず、ワークが大型になればなるほど、その移動距離が長くなるので、装置の動作面積が大きくなり、装置を小型化する際の障害になる。
【０００８】
ワークを加工装置に搬入する前に芯出し台でワークの芯出しを行ってから搬入するという方法においても、ワークが大型になればなるほど芯出し台の面積が大きくなるので、装置が大きくなるのを避けることができないし、ワークの搬入に時間がかかって生産性も低下する。
【０００９】
この発明は、加工するワークの大型化に伴って生ずる上記のような問題を解決するためになされたもので、テーブル上に搬入されたワークの偏倚量を検出して補正することにより、正確なワークの加工を可能にした、小型で装置構造も簡単かつ部品点数も少ない周縁加工装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の周縁加工装置は、表示パネルなどの板状のワークｗを水平に保持して鉛直軸回りに回転するテーブル１２と、ワークｗの周縁を加工する工具３と、制御器４と、当該制御器からの指令値に基づいて工具３の位置を制御する送り装置２３と、ワークｗの角部Ａ、Ｂの画像を取得する１個のカメラ５とを備え、制御器４は、カメラ５を用いた画像取得及び画像解析手段と、工具位置ないしテーブル回転角の補正手段とを備えている。
【００１１】
画像取得手段は、テーブル１２にワークｗが搬入されたとき、カメラ５で当該ワークの第１の角部Ａの画像（ａ）を取得し、次にテーブル１２を１８０度回動して同一のカメラ５で第２の角部Ｂの画像（ｂ）を取得する。画像解析手段は、得られた２枚の画像のそれぞれについて、ワークｗの第１の角部Ａ及び第２の角部Ｂのあるべき位置からの２次元平面上での偏差δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂを検出し、制御器４は、それらの偏差から、テーブル中心Ｐに対するワークｗの中心Ｑの位置偏倚Δｘ、Δｙ及び角度偏倚Δθを演算する。
【００１２】
カメラの画像上における第１の角部Ａ及び第２の角部Ｂの位置偏差δｘ、δｙ（直角座標系の場合）又はδｒ、δθ（極座標系の場合）は、角部にマークＭａ、Ｍｂを設けられているワークは、それらのマークＭａ、Ｍｂのあるべき位置Ｍｏからの偏差で検出する。このようなマークが設けられていないワークは、ハフ変換などの手法により、ワークの角の両側の境界線ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を検出し、その交点Ｃａ、Ｃｂのあるべき位置Ｃｏから偏差を検出する。また、角部に大きなアールが設けられているワークは、円弧についてのハフ変換などの手法により、ワークの角の円弧の中心Ｏａ、Ｏｂを求め、そのあるべき位置Ｏｏから偏差を検出する。
【００１３】
工具位置補正手段は、得られた角度偏倚Δθに基づいて、テーブル１２の回転角の指令値を補正する。また、工具位置補正手段は、ワークｗの位置偏倚Δｘ、Δｙ又はΔｒ、Δθに基づいて、加工プログラムで指定される加工形状を実現するための工具位置の指令値を補正する。
【００１４】
この発明は、Ａ４サイズやＢ５サイズなどの中型の液晶パネルの周縁を加工する加工装置に特に好適である。中型の液晶パネルは、図１０のような従来方式でテーブル１２上のワークｗの偏倚を検出するにはワーク寸法が小さすぎ、また、テーブル１２上への個々のワークｗの搬入誤差を補正しないで加工を行うには、ワーク寸法が大きすぎて、搬入誤差による加工不良品の発生が多くなる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、テーブル上に搬入されたワーク１個毎の位置偏倚と角度偏倚との両方を、１個のカメラでかつテーブルを１８０度回転させるだけの動作で検出することができ、その検出値に基づいてワーク１個毎に制御器から出力される指令値を補正して加工を行うことができる。そして、ワークの位置検出のためにテーブルやカメラを移動させる必要がないので、装置の設置面積ないし動作領域を増大させることがない。
【００１６】
またこの発明では、１個のカメラでワークの位置及び角度の偏倚を検出できるので、装置構造が簡単になり装置を安価に提供できる。特に中型以上の表示パネルの周縁をコンタリング方式で加工する周縁加工装置では、この発明を採用することにより、省スペースでワークの１枚毎の搬入誤差を速やかに検出して、効率よく加工を行うことが可能な、設置面積及び動作面積が小さく、構造が簡単で部品点数も少ない周縁加工装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】周縁加工装置の模式的な側面図
【図２】図１の装置の主要な機器配置を示す平面図
【図３】コンタリング方式の加工を示す説明図
【図４】図２の配置例におけるカメラの画像を模式的に示す図
【図５】角部にマークが付されているワークの図４と同様の図
【図６】角が円弧のワークの図４と同様な図
【図７】機器配置の第２例を示す平面図
【図８】図７の配置例におけるカメラの画像を模式的に示す図
【図９】ワーク位置の検出手順を示すフローチャート
【図１０】大型ワークの周縁加工装置における従来のワークの偏倚検出を示す模式的な斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明の周縁加工装置の実施形態を説明する。図１は周縁加工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。
【００１９】
図において、ワーク軸１は、鉛直方向の中空軸で、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。
【００２０】
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、図示しない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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、コンタリング方式によるワークｗの外周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ｘ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。
【００２４】
横送り台２１には、テーブル１２上のワークの角部Ａ、Ｂの画像を取得するカメラ５が装着されている。図１、２の例では、カメラ５は、横送り台２１にＹ方向（図１の紙面直角方向）に移動位置決めされる移動台５１を介して横送り台２１に装着されている。移動台５１は、移動モータ５２で駆動される送りねじ５３に螺合しており、移動モータ５２は、サーボアンプ４３を介して制御器４に接続されている。
【００２５】
搬入されるワークの大きさやそれに付されたマークの位置は分かっているから、テーブル１２上に搬入されたワークｗの角やマークのあるべき位置は、演算によって求めることができる。制御器４で横送りモータ２３と移動モータ５２を制御することにより、カメラ５が取得する画像の原点をワークｗの角部Ａ、Ｂのあるべき検出位置Ｍｏ、Ｃｏ、Ｏｏに正確に位置決めすることができる。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ワークの角部Ａ、Ｂは、このカメラの撮影領域内に入っている。
【００２６】
図４は、カメラが取得した画像の例を示した図で、画像上におけるワークの境界線の交点からワークの角を検出する場合のものである。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に原点Ｃｏを位置決めしたカメラ５でワークの第１の角部Ａの画像を取得する。取得した画像は、例えば図４の（ａ）のようになる。
【００２７】
次にカメラ５の位置を固定したままテーブル１２を１８０度回転して、ワークｗの第２の角部Ｂの画像を取得する。この画像は、例えば図４の（ｂ）のようになる。画像（ａ）、（ｂ）のそれぞれの直交する２本の線分ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２上の任意の２点についてハフ変換の方法などにより、線分ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２及びその交点Ｃａ、Ｃｂの画像上での座標を取得できる。そして、交点Ｃａ、Ｃｂの原点Ｃｏ（テーブル上にワークが正確に置かれたときの交点Ｃａ、Ｃｂの位置）からのＸ方向の及びＹ方向の座標（偏倚）δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂから、テーブル１２の中心Ｐとワークｗの中心ＱとのＸ方向及びＹ方向の画像上での偏倚量を検出することができる。
【００２８】
画像上での偏倚量と実際の偏倚量との比は、例えばＮＣ装置で横送り台２１を１ｍｍ移動したときの画像上での点Ｃａ又はＣｂの移動量を検出することによって設定できる。そこでこれらの４個の偏倚量の検出値δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂから、幾何学の原理から導かれる演算式を用いて、テーブル１２上でのワークｗの位置偏倚量Δｘ、Δｙ及び角度偏倚量Δθを求めることができる。
【００２９】
図４は、角部Ａ、Ｂの２直線の交点Ｃａ、Ｃｂから各角部のあるべき位置Ｃｏからの偏差を検出する例であるが、例えば、ワークの角部にマークＭが付されているときは、当該マークの画像Ｍａ、Ｍｂとそれらのマークが本来あるべき位置Ｍｏとの偏差を検出すれば良く（図５）、また、ワークの角部に大きなアールが取られているときは、円弧についてのハフ変換などにより求めた当該円弧の式からその中心Ｏａ、Ｏｂを求め、そのあるべき位置Ｏｏからの偏差を検出して（図６）、同様な手順により、テーブル１２上に搬入された個々のワークｗの位置偏差及び角度偏差を演算することができる。
【００３０】
以上の例は、テーブル１２を原点角度にしてカメラ５をＸ方向及びＹ方向に移動することによって、ワークの大きさによって変わる角部の位置にカメラを移動して、当該角部の画像を取得するものであるが、カメラを横送り台２１の定位置に固定して大きさの異なるワークの角部の画像を取得することも可能である。
【００３１】
図７及び８は、その例を示した図で、カメラ５は、横送り台２１の定位置（図の例では、砥石軸３１の軸心とワーク軸１の軸心を含む平面ｓ上の位置）に固定的に設けられている。この構造の場合、テーブル１２にワークｗが搬入された状態では、ワークの角部は、カメラ５の撮影領域には入らない。そこで、ワークをテーブル１２に固定した後、予め分かっているワークの対角寸法Ｌの１／２だけテーブル中心Ｐから離れた位置にカメラ５が来るように横送り台２１を移動し、かつその対角線のＸ軸に対する角度αだけテーブル１２を回転して、第１の角部Ａがカメラ５の撮影領域に入るようにする。そして、カメラ５で第１の角部Ａの画像を取得し、次にテーブル１２を１８０度回動することにより、ワークの第２の角部Ｂがカメラ５の撮影領域に来るから、第２の角部Ｂの画像を取得する。
【００３２】
そこで得られた画像から図４の場合と同様に、交点ないし角の円弧中心を求め、これらの点のあるべき位置からの偏差（ワークがαだけ斜めになった状態での）δｘａ、δｙａ、δｘｂ、δｙｂを求める。これらの値とテーブルの角度αから、テーブル１２とワークｗの位置及び角度偏差Δｘ、Δｙ、Δθを求めることができる。
【００３３】
上述したワークの偏倚量Δｘ、Δｙ、Δθの検出は、ワークｗがテーブル１２に搬入される毎に行われ、ワーク毎に得られた補正値を用いてワークの加工が行われる。図９は、その検出手順を示す図である。
【００３４】
図に示すように、ワークｗがテーブル１２上に搬入されたら、送り台２１及び移動台５１の移動（図２の構造の場合）又は送り台２１の移動及びテーブル１２の回転により（図７の場合）、カメラ５を計測点に移動し、第１の角部Ａの画像を取得する。次にワーク軸１を１８０度回転して第２の角部Ｂの画像を取得する。そしてステップ７１で、取得した２枚の画像より、工具の送り装置２３やワーク軸の旋回駆動装置１５に与える指令値の補正値を演算する。そしてステップ７２で、演算結果、すなわち指令値の補正量が予め制御器に登録した規定範囲内にあるかどうかが判定され、規定範囲内であれば補正値を制御器に登録して終了し、次の工程であるワークの加工工程に移行する。
【００３５】
もし、ステップ７２の演算結果が規定範囲から外れていれば、更にステップ７３で、制御器に予め設定した測定のリトライ条件、例えばリトライの回数や演算結果の範囲などについてのリトライ条件に合致するかどうかを調べ、合致していれば第１の角部の画像取得から始まる検出手続を再度行う。この場合には、例えばワークの周縁にカケがあったために１回目の演算結果が規定範囲から外れた場合など、この測定のリトライによって正しい補正値を得ることができる。測定のリトライ条件、例えばリトライ回数が設定したリトライ回数を超えたか、リトライ時の演算結果がやはり規定範囲から外れているとかの場合には、画像処理による補正処理の失敗フラグをオンにして検出手続を終了する。この場合には、通常、次工程の加工を行わないで、搬入されたワークを加工することなく装置から排出する。
【符号の説明】
【００３６】
１ ワーク軸
３ 砥石
４ 制御器
５ カメラ
12 テーブル
15 主軸モータ
21 横送り台
23 送り装置（横送りモータ）
A,B ワークの角部
a1,a2,b1,b2 ワークの境界線
Ca,Cb 境界線の交点
Ma,Mb 位置決めマーク
Oa,Ob 角の円弧中心
Ｐ テーブルの中心
Ｑ ワークの中心
ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを水平に保持して鉛直軸回りに回転する旋回テーブルと、
前記ワークの周縁を加工する工具と、
制御器からの指令値に基づいて前記工具の位置を制御する送り装置と、
ワークの角部の画像を撮影する１個のカメラと、
画像取得及び解析手段と、工具位置補正手段とを備え、
画像取得手段は、前記カメラを予め定められたワークの角部を撮影する位置に設定し、旋回テーブルにワークが搬入されたときに当該カメラで第１の画像を取得し、次に旋回テーブルを１８０度回動して前記カメラで第２の画像を取得し、
画像解析手段は、第１の画像及び第２の画像について、撮影されたワークの角部の位置とそれが本来あるべき位置との偏差を検出し、その検出値からテーブル上でのワークの位置偏倚と角度偏倚とを演算し、
工具位置補正手段は、検出された位置偏倚及び角度偏倚に基づいて前記送り装置に与える指令値を補正する、
硬質脆性板の周縁加工装置。
【請求項２】
板状のワークを水平に保持して鉛直軸回りに回転する旋回テーブルと、
制御器からの指令値に基づいて当該旋回テーブルの回転及び回転角を制御する旋回駆動装置と、
前記ワークの周縁を加工する工具と、
前記制御器からの指令値に基づいて前記工具を前記鉛直軸に近接離隔する方向の移動及び位置を制御する送り装置と、
ワークの角部の画像を撮影する１個のカメラと、
画像取得及び解析手段と、工具位置補正手段とを備え、
画像取得手段は、前記カメラを予め定められたワークの角部を撮影する位置に設定し、旋回テーブルにワークが搬入されたときに当該カメラで第１の画像を取得し、次に旋回テーブルを１８０度回動して前記カメラで第２の画像を取得し、
画像解析手段は、第１の画像及び第２の画像について、撮影されたワークの角部の位置とそれが本来あるべき位置との偏差を検出し、その検出値からテーブル上でのワークの位置偏倚と角度偏倚とを演算し、
工具位置補正手段は、検出された位置偏倚及び角度偏倚に基づいて前記送り装置及び旋回駆動装置に与える指令値を補正する、
硬質脆性板の周縁加工装置。
【請求項３】
ガラス基板を負圧により吸着固定したテーブルの鉛直軸回りの回転角と、当該テーブルの回転中心に向けて接近及び離隔する回転砥石の１次元方向の移動とを関連付けて制御することにより、前記ガラス基板に自由形状の周縁加工を行う、請求項２記載の周縁加工装置。
【請求項４】
前記テーブルが、Ａ４ないしＢ５サイズのガラス基板をその全周が当該テーブルの縁からはみ出した状態で保持する平面寸法を備えたテーブルである、請求項３記載の周縁加工装置。
【請求項１】
板状のワークを水平に保持して鉛直軸回りに回転する旋回テーブルと、
前記ワークの周縁を加工する工具と、
制御器からの指令値に基づいて前記工具の位置を制御する送り装置と、
ワークの角部の画像を撮影する１個のカメラと、
画像取得及び解析手段と、工具位置補正手段とを備え、
画像取得手段は、前記カメラを予め定められたワークの角部を撮影する位置に設定し、旋回テーブルにワークが搬入されたときに当該カメラで第１の画像を取得し、次に旋回テーブルを１８０度回動して前記カメラで第２の画像を取得し、
画像解析手段は、第１の画像及び第２の画像について、撮影されたワークの角部の位置とそれが本来あるべき位置との偏差を検出し、その検出値からテーブル上でのワークの位置偏倚と角度偏倚とを演算し、
工具位置補正手段は、検出された位置偏倚及び角度偏倚に基づいて前記送り装置に与える指令値を補正する、
硬質脆性板の周縁加工装置。
【請求項２】
板状のワークを水平に保持して鉛直軸回りに回転する旋回テーブルと、
制御器からの指令値に基づいて当該旋回テーブルの回転及び回転角を制御する旋回駆動装置と、
前記ワークの周縁を加工する工具と、
前記制御器からの指令値に基づいて前記工具を前記鉛直軸に近接離隔する方向の移動及び位置を制御する送り装置と、
ワークの角部の画像を撮影する１個のカメラと、
画像取得及び解析手段と、工具位置補正手段とを備え、
画像取得手段は、前記カメラを予め定められたワークの角部を撮影する位置に設定し、旋回テーブルにワークが搬入されたときに当該カメラで第１の画像を取得し、次に旋回テーブルを１８０度回動して前記カメラで第２の画像を取得し、
画像解析手段は、第１の画像及び第２の画像について、撮影されたワークの角部の位置とそれが本来あるべき位置との偏差を検出し、その検出値からテーブル上でのワークの位置偏倚と角度偏倚とを演算し、
工具位置補正手段は、検出された位置偏倚及び角度偏倚に基づいて前記送り装置及び旋回駆動装置に与える指令値を補正する、
硬質脆性板の周縁加工装置。
【請求項３】
ガラス基板を負圧により吸着固定したテーブルの鉛直軸回りの回転角と、当該テーブルの回転中心に向けて接近及び離隔する回転砥石の１次元方向の移動とを関連付けて制御することにより、前記ガラス基板に自由形状の周縁加工を行う、請求項２記載の周縁加工装置。
【請求項４】
前記テーブルが、Ａ４ないしＢ５サイズのガラス基板をその全周が当該テーブルの縁からはみ出した状態で保持する平面寸法を備えたテーブルである、請求項３記載の周縁加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３５０８９（Ｐ２０１３−３５０８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１７５７（Ｐ２０１１−１７１７５７）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００２１２５６６）中村留精密工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００２１２５６６）中村留精密工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
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