CN104339241B - 切削余量的均匀化方法和板材的周缘磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切削余量的均匀化方法和板材的周缘磨削装置，涉及对用于便携终端的显示面板的玻璃基板、和其他板材的周缘进行磨削加工的装置，即使在极坐标系的磨削装置中，也能够自动地进行用于使工件的切削余量在工件的整个周缘均匀化的修正值的设定。在保持于工作台的工件的加工前和加工后，利用照相机取得该工件的预先确定的3个以上部位的周缘部的图像，检测各个部位的周缘部处的、加工前和加工后的工件的边的位置之差，求得使该3个以上部位的周缘部处的边的位置之差变得均匀的修正值，并对控制器设定该修正值。控制器利用设定好的修正值，来对提供给驱动工作台旋转的主轴马达和砂轮的进给马达的指令值进行修正。

Description

切削余量的均匀化方法和板材的周缘磨削装置

技术领域

本发明涉及对玻璃基板和其他小型的板材的周缘进行磨削加工的装置的切削余量的均匀化方法、和实施该方法的上述装置。

背景技术

对于板材的磨削装置，存在下述这样的垂直坐标系的装置(专利文献1)和下述这样的极坐标系的装置(专利文献3)，该垂直坐标系的装置使砂轮相对于工件的相对位置沿着垂直的两个方向移动来进行加工，所述极坐标系的装置将保持工件的工作台的旋转角与沿该旋转的半径方向移动的砂轮的位置关联起来而进行控制，由此进行加工。直角坐标系的装置适合于像电视显像器的显示面板用的玻璃板这样大型且矩形的板材的加工。另一方面，极坐标系的装置适合于在便携终端的显示面板中使用的玻璃板等小型的板材的加工，与直角坐标系的装置相比，具有加工形状的自由度大且能够使装置小型这样的特征。

对板材的周缘进行加工的磨削装置无法通过使工件的基准边与设置于工作台上的突起抵接来定位等方法，来进行工件在工作台上的定位。因此，需要在控制器中设定对固定在工作台上的工件的搬入误差(工作台中心与工件中心之间的位置误差、和工作台的基准方向与工件的基准方向之间的角度误差)进行修正的修正值，一边对工作台的旋转角或砂轮的位置进行修正一边进行加工。

为了设定该搬入误差的修正值，在装置上设置照相机，每当工件被搬入磨削装置并被固定于工作台上时，利用该照相机取得工件的角或定位标记的图像，根据由该图像检测出的角或定位标记的偏移量来计算搬入误差的修正值，以该修正值来修正工作台角度或砂轮位置的指令值，同时进行加工(专利文献3)。

另一方面，由于机器的时效变化、热变形、砂轮的磨损等，使得工件的加工精度降低。为了防止加工精度像这样随时间降低，每经过规定的数量的工件加工，就抽取加工后的工件，进行工件尺寸的测量，根据该测量值来计算用于修正加工精度的修正值，并将该修正值输入控制器，由此维持所希望的加工精度。

关于这种机器精度的修正，在专利文献1中示出了下述这样的方法：在直角坐标系的磨削装置中，使用为了检测搬入误差而设置的照相机来测量完成加工的工件的周缘的位置和倒角宽度，并自动设定机器精度的修正值。另外，在专利文献2中示出了下述技术：使用这样的照相机，测量完成加工的工件的加工形状，来修正机器精度。

另一方面，磨削加工的加工速度较慢，在玻璃板等的周缘加工中，如果增大砂轮的进刀量，则工件产生裂缝或缺口等的危险性增大。因此，在板材周缘的磨削加工中，优选使切削余量在整个周缘上变得均匀，由此，能够实现加工精度和加工效率的提高，同时还能够实现砂轮磨损的降低。

在直角坐标系的磨削装置中，特别是在专利文献1所示这样的、具备对工件的对置边同时进行加工的2个砂轮、且在各砂轮的进给座上分别搭载有照相机的装置中，以利用照相机同时拍摄到的工件的边的位置为基准，使左右的砂轮的切入尺寸(与加工的边垂直的方向的进给量)相同，由此能够使切削余量均匀。

可是，在极坐标系的装置中，无法通过直角坐标系的装置这样的简单的方法使切削余量均匀。因此，以往，通过下述这样的方法使工件的整个周缘的切削余量均匀：在坯料工件上的距其周缘一定距离的部位加入基准线，在加工前利用显微镜等非接触测量设备测量从工件的周缘至基准线的距离，在进行该工件的加工后，利用相同的测量设备测量从工件的周缘至基准线的距离，根据加工前后的测量值以切削余量变得均匀的方式计算修正值，并对控制器设定该修正值。

专利文献1：日本特开2009-125876号公报

专利文献2：日本特开2012-121100号公报

专利文献3：日本特开2013-35089号公报

可是，对于这样的现有方法，由于在对加工后的工件进行测量时，需要将工件从装置卸下，并且，由于要在坯料工件上加入基准线，或通过人手进行切削量的测量及修正值的计算、以及对控制器的设定，因此，需要作业员的熟练，从而存在可能发生测量误差或输入错误等问题。另外，对于专利文献2所示这样的以往的机器精度的修正方法，难以实现使切削余量达到均匀化的修正。

发明内容

本发明的课题在于解决上述这样的问题，并得到下述这样的磨削装置：即使在极坐标系的磨削装置中，也能够使用为了检测工件的搬入误差而设置的照相机，自动进行用于使工件的切削余量在工件的整个周缘范围均匀的修正值的设定。

本发明的切削余量的均匀化方法是在下述这样的板材的周缘磨削装置中使用的切削余量的均匀化方法，该板材的周缘磨削装置具备：工作台12，其保持板状的工件w；主轴马达15，其驱动该工作台旋转；砂轮3，其磨削工件w的周缘；进给马达23，其使该砂轮沿着接近和远离工作台12的旋转中心P的方向直线移动；控制器4，其将工作台12的旋转角θ与砂轮3的移动位置s相关联起来而控制主轴马达15和进给马达23；以及照相机5，其取得工作台12上的工件w的图像。

关于本发明的方法，在保持于工作台12的工件w的加工前和加工后，利用照相机5取得该工件的预先确定的3个以上部位的周缘部A～H的图像，检测各个周缘部上的加工前和加工后的工件的边的位置之差Δx(Δxa～Δxf)、Δy(Δya～Δyh)，求得使该3个以上部位的周缘部处的边的位置之差Δx、Δy变得均匀的修正值，并对控制器4设定该修正值。控制器4利用设定好的修正值，来对提供给砂轮的进给马达23和驱动工作台旋转的主轴马达15的指令值进行修正，以控制主轴马达15和进给马达23，由此解决了上述课题。

在上述方法中，将加工后取得的周缘部的图像，作为对坯料工件的搬入到工作台12的搬入误差进行修正并进行加工后的周缘部的图像，由此能够设定不包括工件的搬入误差的修正值。另外，根据对多个工件取得的加工前后的周缘部的图像进行测量，得到边的位置之差的平均值，并根据边的位置之差的平均值求得修正值，由此能够设定更加正确的修正值。

实施本发明的方法的本发明的周缘磨削装置具备：工作台12，其保持板状的工件w；主轴马达15，其驱动该工作台旋转；砂轮3，其磨削工作台12上的工件w的周缘；进给马达23，其使该砂轮沿着接近和远离工作台12的旋转中心P的方向直线移动；控制器4，其将工作台12的旋转角θ与砂轮3的移动位置s关联起来进行控制；照相机5，其取得工作台12上的工件w的周缘部A～H的图像；该图像的取得单元43；存储单元44，其存储加工前的工件的周缘部的图像；加工前后的图像的解析单元45；以及工作台的旋转角θ或砂轮的移动位置s的修正单元46。

在保持于工作台12的工件w的加工前和加工后，图像的取得单元43利用照相机5取得工件的预先确定的3个以上部位的周缘部A～H的图像。图像的存储单元44存储加工前的所述3个以上部位的周缘部的图像。图像的解析单元45检测各个周缘部A～H处的加工前和加工后的工件的边的位置之差Δx、Δy。修正单元46存储使3个以上部位的周缘部A～H处的边的位置之差Δx、Δy变得均匀的修正值，并利用该修正值对从控制器4提供给进给马达23或驱动工作台12旋转的主轴马达15的指令值进行修正。

所述3个以上部位的周缘部是包括对置的2个部位的角部在内的3个部位或4个部位的角部，由此，能够减少取得的图像的数量，并且，不需要移动照相机，仅通过工作台的旋转就能够取得所有部位的图像，因此能够以较短的时间来进行修正值的设定。

(发明效果)

本发明利用设在机器上的照相机，用图像比较加工前的坯料工件和加工后的工件的形状，由此检测切削余量的偏差，并进行修正以使整个工件的切削余量变得均匀，由此能够实现加工精度的提高和砂轮磨损的降低。

根据本发明，能够在工件的连续加工中利用设置于机器上的照相机进行切削余量的测量和修正值的设定，因此无需将工件从机器上卸下，能够削减测量工时数，且能够防止人为的测量误差或输入错误。并且，测量切削余量的照相机能够采用坯料工件搬入到机器上时的定位确认用照相机，因此无需准备用于测量切削余量的昂贵的测量设备。

另外，将执行本发明的方法的程序录入控制器中并定期执行，由此，能够保持工件的切削余量均匀，加工载荷变得固定，因此，通过工件的尺寸精度提高和崩刃降低等，还存在这样的效果：加工精度提高，产品的质量也稳定，砂轮的寿命也得到了延长。

附图说明

图1是示出周缘磨削装置的实施例的示意性的侧视图。

图2是示出图1的装置的主要的设备配置的俯视图。

图3是示出极坐标系的加工方法的说明图。

图4是将通过照相机取得的工件的角部A的加工前后的图像重叠起来示出的示意性的图。

图5是角部B的与图4相同的图。

图6是角部C的与图4相同的图。

图7是将通过照相机取得的整个工件的加工前后的图像重叠起来示出的示意性的图。

标号说明

3：砂轮；

4：控制器；

5：照相机；

12：工作台；

15：主轴马达；

23：横向进给马达；

43：图像取得单元；

44：图像存储单元；

45：图像解析单元；

46：修正单元；

A～H：工件的周缘部；

P：旋转中心；

w：工件；

s：砂轮的移动位置；

θ：旋转角；

Δx、Δy：工件的边的位置之差。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的周缘磨削装置的实施方式进行说明。图1是极坐标系的周缘磨削装置的示意性的侧视图，图2是示出设备配置的俯视图。

在图中，工件轴1是铅直方向的中空轴，其以旋转自如的方式被轴承11轴支承于未图示的机器框架上。在工件轴1的上端固定有工作台12，该工作台的上表面成为水平的工件保持面13。通过工件轴1的中空孔对工件保持面13供给负压，载置于工件保持面13上的工件w通过下表面被真空吸附而被固定于工作台12。在工件轴1的下端连结有主轴马达(伺服马达)15。主轴马达15经由伺服放大器41与控制器4连结，根据控制器4的指令来控制工件轴1的旋转角。

在工件轴1的上方设有横向进给座21。横向进给座21被在所述机器框架上设置的水平方向的横向引导件引导成移动自如，并且与横向进给丝杠24螺合在一起，横向进给丝杠24被横向进给马达(伺服马达)23驱动而旋转。横向进给马达23经由伺服放大器42与控制器4连结，横向进给座21的移动位置由控制器4控制。

在横向进给座21上设有纵向进给座25。纵向进给座25以移动自如的方式被安装于在横向进给座21上固定的、铅直方向即与工件轴1平行的方向的纵向引导件(未图示)，并且与纵向进给丝杠27螺合，该纵向进给丝杠27由纵向进给马达26驱动而旋转。

在纵向进给座25上轴支承有砂轮轴31，在该砂轮轴的下端安装有砂轮3。砂轮轴31被铅直方向的轴承32轴支承成与工件轴1平行。砂轮轴31的上端经由同步带33与砂轮驱动马达34连结。

工件轴1的轴心和砂轮轴31的轴心位于与横向进给座21的移动方向平行的同一铅直面S上。图3是示出利用极坐标系的装置进行的工件w的周缘磨削加工的说明图，利用控制器4将横向进给座21的移动量s与工件轴1的旋转角θ相关联起来进行控制，由此进行所希望的平面形状的周缘加工。

在横向进给座21的固定位置处安装有用于取得工作台12上的工件的周缘部的图像的照相机5。以使工件w的与4个部位的角部A～D的距离相等的点、即工件中心与工作台12的旋转中心P一致的方式将工件w搬入到工作台12上。照相机5的光轴O被设定在连结工作台12的旋转中心P和砂轮3的轴心Q的铅直面S上。由于照相机5无法根据拍摄到的工作台12的中心部的图像来识别出工作台12的旋转中心P，因此，工作台12的旋转中心P、砂轮3的轴心Q和照相机5的光轴O的位置存在误差。

在控制器4中设置有：图像的取得单元43，其在对保持于工作台12的工件w进行加工前和加工后利用照相机5取得工件的角部A～D内的预先确定的3个部位的角部A～C的图像；图像存储单元44，其对该取得单元所取得的加工前的所述3个以上部位的角部的图像进行存储；以及图像解析单元45，其检测加工前后的工件的X方向和与X方向垂直的Y方向的边在角部A～C处的位置之差(边的间隔)Δx(Δxa～Δxc)、Δy(Δya～Δyc)。而且，在控制器4上还设有修正单元46，该修正单元46存储使所述3个部位的角部A～C处的加工前后的边的位置之差Δx、Δy变得均匀的修正值，并对从控制器4提供给主轴马达15或进给马达23的指令值进行修正。

将工件w固定于工作台12，使工作台12以由该工件的纵横比确定的角度α旋转，并使横向进给座21移动，以便使照相机5的光轴O来到距工作台12的旋转中心P为工件w的对角尺寸L的一半的位置，由此能够将照相机5设定在工件w的角部A～D的拍摄位置。照相机5具备例如20mm×25mm左右的拍摄区域，与该照相机的拍摄区域相比，固定在工作台12上的工件的偏移量或磨削的加工余量足够小。因此，通过使工作台12旋转，由此，能够使在偏移的状态下被固定在工作台上的加工前后的工件的角部A～D进入到保持在固定位置处的照相机5的拍摄区域内。

在搬入的工件w被固定于工作台12后，利用将光轴O定位在该工件的应有的角的位置(在工件被放置在工作台上的正确位置时的角的位置)的照相机5，来取得工件的加工前的角部A的图像a1(图4)。接下来，在将照相机5的位置固定的状态下使工作台12旋转(工件为矩形的情况下旋转180度)，取得工件w的第2角部B的图像b1(图5)。进而，使工作台12旋转由工件的纵横比确定的角度，取得工件w的第3角部C的图像c1(图6)并存储。并且，图像的中心O是工件被正确地放置于工作台上时的工件的角的位置。

接下来，根据对角上的角部A、B的图像a1、b1和图像原点O之间的偏差，求得对工作台上的工件的搬入误差进行修正的修正值，并对控制器设定该修正值(参照专利文献3)，使用该修正值将工作台12的旋转角θ和横向进给座21的位置s关联起来进行控制，由此利用砂轮3进行工件w的周缘的磨削加工。

在工件的加工结束后，使工作台旋转角和横向进给座的位置处于与加工前相同的角度和位置，并利用照相机5取得加工后的角部A、B、C的图像a2、b2、c2。图4～6是将在加工前后取得的角部A～C重合起来表示的图，Δxa～Δxc、Δya～Δyc是各个角部处的、X方向(砂轮的移动方向)和与X方向垂直的Y方向上的切削余量。

因此，将工件的长边作为X方向，根据Δya与Δyb之差和工件的对角尺寸L，求得工作台12的旋转角的偏差，根据Δxa与Δxc之差和Δyb与Δyc之差，分别求得X方向和Y方向的切削余量的偏差，并对控制器设定修正这些偏差的修正值。

并且，在上述的实施例中，根据工件的3个部位的角部A～C的图像设定了修正值，但是，只要选择4个部位的角部A～D中的任意3个部位(必然包括处于对角位置的两个部位。)即可，也可以选择全部4个部位并将它们的平均值作为修正值即可。另外，如果考虑加工前的工件的尺寸或形状的偏差，只要设定根据对多个工件检测出的偏差的平均值所求得的修正值即可。

当工件的尺寸较小时，工件的一半或全部进入到照相机5的拍摄区域。在这样的情况下，根据由照相机5所取得的工件的一半或全部的图像，可以得到上述3个部位以上的部位的图像。图7是示出由照相机5所取得的加工前后的整个工件的图像的一个例的图。在该例中，将使照相机5处于同一位置而取得的加工前的整个工件的图像w1、和加工后的整个工件的图像w2重合，根据A～H这8个部位的图像，对部位A、B、E、F取得边的X方向的偏移量Δxa、Δxb、Δxe、Δxf，并对C、D、G、H取得边的Y方向的偏移量Δyc、Δyd、Δyg、Δyh，进而取得测量了偏移量的各部位之间的距离Lab、Lcd、Lef、Lgh。

然后，根据取得的这些偏差，利用加工前后的各边的倾斜度之差的平均值、即

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)

来计算工作台旋转角的偏差Δθ。

关于X方向的偏差，设工件中心的坐标为(0、0)，设Δxa、Δxb为正的尺寸，设Δxe、Δxf为负的尺寸，计算它们的平均值Δx＝(Δxa+xb+Δxe+Δxf)/4。另外，关于朝向Y方向的偏差，设工件中心的坐标为(0、0)，设Δc、Δd为正的尺寸，设Δg、Δh为负的尺寸，计算它们的平均值Δy＝(Δyc+Δyd+Δyg+Δyh)/4。

然后，将得到的Δθ、Δx、Δy的偏差在工具的切入轴(S轴)和工作台的旋转轴(C轴)上进行极坐标转换，转换为工具路径的修正值并设定到控制器中，对于此后的工件的加工，以设定的修正值来修正工作台旋转和工具位置的指令值，并进行加工。

在以上的实施例中，对矩形的工件进行了说明，但是，当然也可以是矩形以外的桶形或圆角矩形，也可以是五边形或六边形等，能够从它们上选择3个以上部位的角部，以与上述相同的方法使切削余量均匀。

存储如以上这样设定的修正值，利用该修正值、和每当工件被搬入时而检测出的搬入误差的修正值，来修正提供给主轴马达15的旋转角的指令值、和提供给进给马达23的砂轮位置的指令值，从而对工件w进行加工，如果是这样的话，对于此后的工件，能够进行切削余量均匀的工件的磨削加工。

Claims (5)

1.一种切削余量的均匀化方法，其是周缘磨削装置的切削余量的均匀化方法，所述周缘磨削装置具备：

工作台，其保持板状的工件；

主轴马达，其驱动该工作台旋转；

砂轮，其磨削所述工件的周缘；

进给马达，其使该砂轮沿着接近和远离所述工作台的旋转中心的方向直线移动；

控制器，其将所述工作台的旋转角与所述砂轮的移动位置关联起来而控制所述主轴马达和进给马达；以及

照相机，其取得所述工作台上的工件的周缘部的图像，其中，

在保持于所述工作台的工件的加工前和加工后，利用所述照相机取得该工件的预先确定的3个以上部位的周缘部的图像，检测各个部位处的加工前和加工后的边的位置之差，求得使该3个以上部位的周缘部处的边的位置之差变得均匀的修正值，并对控制器设定该修正值。

2.根据权利要求1所述的切削余量的均匀化方法，其中，

所述预先确定的3个以上部位的周缘部是包括对角方向的2个部位的角部在内的3个部位或4个部位。

3.根据权利要求2所述的切削余量的均匀化方法，其中，

所述切削余量的均匀化方法是如下周缘磨削装置的切削余量的均匀化方法，

该周缘磨削装置具备搬入误差修正单元，该搬入误差修正单元对控制器设定基于由所述照相机取得的图像对工作台上的工件的搬入误差进行修正的修正值，

对控制器设定基于在工件的加工之前所取得的所述对角方向的2个部位的角部的图像来修正所述搬入误差的修正值，在利用该修正值对工件进行加工之后，取得所述3个部位或4个部位的加工后的角部的图像。

4.一种板材的周缘磨削装置，

所述板材的周缘磨削装置具备：

工作台，其保持板状的工件；

主轴马达，其驱动该工作台旋转；

砂轮，其磨削所述工件的周缘；

进给马达，其使该砂轮沿着接近和远离所述工作台的旋转中心的方向直线移动；

控制器，其将所述工作台的旋转角和所述砂轮的移动位置关联起来而控制所述主轴马达和进给马达；

照相机，其取得所述工作台上的工件的周缘部的图像；

该图像的取得单元、存储单元及解析单元；以及

所述工作台的旋转角或砂轮的移动位置的修正单元，

在保持于所述工作台的工件的加工前和加工后，所述取得单元利用所述照相机取得该工件的预先确定的3个以上部位的周缘部的图像，

所述存储单元存储加工前的所述3个以上部位的周缘部的图像，

所述解析单元检测各个部位处的加工前和加工后的工件的边的位置之差，

所述修正单元对从所述控制器提供给所述主轴马达或进给马达的指令值进行修正，以使该3个以上部位的周缘部处的边的位置之差变得均匀。

5.根据权利要求4所述的板材的周缘磨削装置，其中，

所述取得单元取得的3个以上部位的周缘部的图像是包括对角方向的2个部位的角部在内的3个部位或4个部位的图像，

所述存储单元存储加工前的该3个部位或4个部位的图像，

所述修正单元对从所述控制器提供给所述主轴马达或进给马达的指令值进行修正，以使该3个部位或4个部位处的边的位置之差变得均匀。