CN203426822U - 硬质脆性板的磨削装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磨削装置，即使在极坐标系的磨削装置中，也能够使用对工件的搬入误差进行检测的照相机，自动地进行加工完的工件的测量和基于测量结果的修正值的设定。利用照相机取得加工完的工件的对置边中的一个边的两个部位和另一个边的多个部位的图像，运算出从另一个边的多个部位中的检测点引到将两个部位的图像中的检测点连结起来的直线的垂线的长度，将运算出的尺寸与本来应具有的尺寸进行对比，根据它们的尺寸误差求出加工误差，从而运算出用于对该加工误差进行修正的修正值并设定在装置的控制器中。

Description

硬质脆性板的磨削装置

技术领域

本实用新型涉及对在便携终端的显示面板中使用的玻璃基板及其它硬质脆性板的周缘进行磨削加工的装置，并涉及具备加工精度的测量、以及根据由该测量得到的测量值对加工误差进行修正的功能的上述装置。

背景技术

在硬质脆性板的磨削装置中，存在使砂轮相对于工件的相对位置在正交的两个轴方向（X-Y方向）移动地进行的加工中心方式（直角坐标系）的装置、以及将保持工件的工作台的旋转角度与在该旋转的半径方向移动的砂轮的位置相关联地进行控制而进行加工的仿形方式（极坐标系）的装置。直角坐标系的装置适用于像电视机显像器的显示面板用的玻璃板那样的大型且为矩形的硬质脆性板的加工。另一方面，极坐标系的装置适用于在便携终端的显示面板中使用的玻璃板等小型的硬质脆性板的加工，极坐标系的装置具有与直角坐标系的装置相比加工形状的自由度大并且能够使装置小型化的特点。

硬质脆性板的磨削装置无法通过以使工件的基准边与在工作台设置的突起抵接的方式进行定位等手段来进行工件在工作台上的定位。因此，需要在控制器中设定修正值来进行加工，该修正值用于在从准确的位置偏离的（偏移的）位置将保持于工作台的工件加工成准确的形状。

因此，在装置内设置照相机，每当将工件搬入到磨削装置并固定在工作台上，就用该照相机对工件在工作台上的角度和定位标记进行拍摄，根据该图像检测该角度和定位标记相对于应处的位置的偏移，根据检测到的偏移运算出工作台的旋转角度和砂轮的位置的修正值，一边根据该修正值对来自控制器的指令值进行修正一边进行加工。

另一方面，由于设备的时效变化、热变形、砂轮的磨损等，工件的加工精度降低。为了防止这样的时效性的加工精度的降低，每进行预定数量的工件加工就将被加工的工件取出，对工件尺寸进行测量，根据该测量值运算出用于对加工精度进行修正的修正值，并输入控制器，从而维持预期的加工精度。

也就是说，在硬质脆性板的磨削装置中，根据用于对由设备的热变形和砂轮的磨损引起的加工精度的降低进行修正的修正值（机械精度的修正值）、和对每一个工件修正该工件在工作台上的偏移的修正值（搬入误差的修正值）这两种修正值，对工作台的旋转角度和砂轮的位置的指令值进行修正而进行加工。

对于搬入误差的修正值，在过去，根据在装置内设置的照相机的图像检测出搬入误差而自动地进行修正值的设定。例如，在专利文献3中公开了下述技术：对于极坐标系的磨削装置，在沿工件工作台的半径方向移动的进给台搭载一个照相机，利用该照相机自动地检测工件在工作台上的搬入误差。

另一方面，对于机械精度的修正，在专利文献1中公开了下述手段：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，对加工完的工件的周缘的位置和倒角宽度进行测量，并自动设定机械精度的修正值。并且，在专利文献2中公开了下述技术：使用这样的照相机对加工完的工件的加工形状进行测量，从而测量出机械精度（在专利文献2中，在旋转主轴的上端安装的工作台的安装误差）并进行修正。

现有技术文献

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

在如专利文献1所示的直角坐标系的磨削装置中，砂轮相对于工件在正交的两个方向（X方向和Y方向）移动而进行与该方向的尺寸精度相关的加工，因此，利用搭载于将砂轮沿该方向进给的进给台的照相机来进行加工完的工件的测量，由此，能够比较容易地进行机械精度的修正值的运算。特别是，在如专利文献1所示的具备同时对工件的对置边进行加工的两个砂轮、且分别在各砂轮的进给台搭载照相机的结构中，能够利用两个照相机同时对加工完的工件的两对置边进行拍摄而对工件的加工尺寸（与加工的边正交的方向的跨度尺寸）进行测量，因此，能够在较短时间进行加工完的工件的测量，也能够容易地根据该测量值自动设定机械精度的修正值。

与此相对，在极坐标系的磨削装置中，只设置1台照相机，工件和砂轮的动作方向与对加工精度进行测量的方向不一致，因此，加工精度的测量非常复杂而且麻烦。即，如专利文献2所示，不得不使用设置有特殊的检测线的工件来取得多个部位的图像等，难以在工件的连续加工中自动且短时间地对工件的加工精度进行测量。

因此，在极坐标系的磨削装置中，通过下述方法设定机械精度的修正值：将加工完的工件从磨削装置取出并通过手工作业进行测量，通过手工作业输入根据该测量值运算出的修正值。但是，用手工作业设定修正值存在下述等问题：作业需要时间和熟练度；需要昂贵的测量仪器；以及在运算和输入修正值时存在产生计算错误和输入错误的危险。

实用新型内容

本实用新型解决上述那样的问题，本实用新型的课题在于获得一种磨削装置，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，以少的动作高效地进行加工完的工件的测量以及基于该测量结果的修正值的设定，由此，能够自动地对由热变形和砂轮的磨损等引起的时效性的加工精度的降低进行修正。

本实用新型的第一技术方案的硬质脆性板的磨削装置具备：能够对工作台上的工件的周缘进行拍摄的照相机；用于设定照相机的多个拍摄部位的拍摄部位设定器；以及对利用该照相机拍摄的图像上的预先确定的检测点的坐标进行检测的坐标取得单元，所述硬质脆性板的磨削装置的特征在于，所述硬质脆性板的磨削装置具备：定时设定器；用于设定多个部位的工件尺寸的尺寸设定器；以及机械精度的测量单元，机械精度的测量单元是在由定时设定器设定的定时根据在拍摄部位设定器中设定的两个部位和另外的部位的所述照相机的图像取得各个检测点的坐标、并求出从所述另外的部位的检测点引到将所述两个部位的检测点连结起来的直线的垂线的长度、且运算出求得的垂线的长度与在所述尺寸设定器中设定的所对应的尺寸的差的机械精度的测量单元。

本实用新型的第二技术方案的硬质脆性板的磨削装置的特征在于，在第一技术方案的硬质脆性板的磨削装置中，在拍摄部位设定器中设定的所述两个部位和另外的部位为：位于被加工的工件的对置边中的一个边和另一个边上的距所述工作台的中心的距离相等的4个部位、以及位于所述另一个边上的所述距离相等的两个部位的中央部的一个部位。

本实用新型的第三技术方案的硬质脆性板的磨削装置的特征在于，在第一或第二技术方案的硬质脆性板的磨削装置中，所述硬质脆性板的磨削装置具备能够对利用所述照相机拍摄的图像上的预先确定的三个检测点的坐标进行检测的所述坐标取得单元，所述机械精度的测量单元是在所述定时根据在拍摄部位设定器中设定的部位的所述照相机的图像取得所述三个检测点的坐标、并求出从其中的一个检测点引到将另外两个部位的检测点连结起来的直线的垂线的长度、且运算出求得的垂线的长度与在所述尺寸设定器中设定的所对应的尺寸的差的机械精度的测量单元。

本实用新型的第四技术方案的硬质脆性板的磨削装置的特征在于，在第一至三技术方案中的任一项的硬质脆性板的磨削装置中，所述硬质脆性板的磨削装置具备根据所述尺寸的差利用预先记录于控制器的运算式或运算表运算出针对加工动作的各轴的指令值的修正值并设定在所述控制器中的机械精度的修正单元。

在本实用新型的装置中，在工件的连续加工中的预先确定的定时，调用机械精度的测量单元55和修正单元57并执行其步骤，在执行该步骤之后，继续工件的连续加工。上述机械精度的测量单元55使用设置于装置的照相机4对加工完的工件1的外形尺寸和倒角宽度进行测量，机械精度的修正单元57基于该测量值运算出机械精度的修正值，自动设定针对来自控制器5的各轴的指令值的机械精度的修正值。

关于上述机械精度的测量单元55，当一个工件的加工结束时，对于加工完的工件1的对置边中的一个边11，取得接近其两端的两个部位P、Q的图像，对于对置边中的另一条边12，优选取得该边上的多个部位A、B、C的图像，从而取得所述图像中的检测点p、q以及a、b、c的坐标（例如以工作台中心为原点的坐标）。

接着，从根据所述另一个边12的部位A、B、C的图像取得的检测点a、b、c的各点，向将根据所述两个部位P、Q的图像取得的检测点p、q连结起来的直线f引垂线g、h、i，运算出各垂线和所述直线相交的交点a’、b’、c’、与该各点a、b、c之间的尺寸La、Lb、Lc，将运算出的尺寸与本来应具有的尺寸进行对比，根据这些尺寸误差求出加工误差。

机械精度的修正单元57运算出修正值并设定在装置的控制器5中，该修正值用于对机械精度的测量单元55所运算出的加工误差进行修正。

在取得各部位的图像时，需要以使照相机的光轴与该图像的取得位置一致的方式对工作台和砂轮的进给台进行定位，因此，取得的图像的数量少且在短时间就能够进行机械精度的检测。在极坐标系的磨削装置中，若选择距工作台中心的距离相等的部位，则仅通过旋转工作台就能够将照相机移动到多个部位。因此，优选上述的两个部位P、Q和三个部位中的两端的两个部位B、C为距工作台中心的距离相等的部位。

并且，在极坐标系的磨削装置中，当砂轮相对于工作台中心的半径方向的位置存在误差时，直线边产生弯曲的形状的误差。为了有效地检测该误差，使对于所述对置边中的另一条边12的取得图像的多个部位优选为如下这三个部位：距工作台中心的距离与部位P、Q距工作台中心的距离相等的两个部位B、C、和位于部位B、C两者的中央的一个部位A。

在对工件的周缘进行倒角加工之后，根据取得的各部位的图像测量出该部位的倒角宽度d，运算出针对倒角宽度的修正值并进行设定。在倒角宽度d的测量中，取得两个点s、t和一个点u的坐标，所述两个点s、t为取得的图像中的外周线的图像41或、倒角面16与硬质脆性板的表面15之间的棱线17的图像47上的具有预先确定的间隔的两个点，所述一个点u为该图像中的另一条线的图像47或41上的一个点，接着，从所述一个点u向将所述两个点s、t连结起来的直线（在图中与外周缘的图像41一致）引垂线j，运算出该垂线和所述直线相交的交点u’与所述一个点u之间的尺寸d，将运算出的尺寸与本来应具有的倒角宽度进行对比，根据它们的尺寸误差求出加工误差，运算出用于对该加工误差进行修正的修正值并设定在装置的控制器5中。

也就是说，本实用新型的硬质脆性板的磨削装置具备：照相机4，其能够对工作台2上的工件1的周缘进行拍摄；拍摄部位设定器51，其用于设定多个拍摄部位P、Q、A、B、C；坐标取得单元52，其取得利用照相机4拍摄的图像上的预先确定的检测点p、q、a、b、c的坐标；定时设定器53，其用于设定机械精度的测量定时；尺寸设定器54，其用于设定多个部位的工件尺寸；以及机械精度的测量单元55，其根据在拍摄部位设定器51中设定的两个部位P、Q和另外的部位A、B、C的照相机4的图像，取得各自的检测点p、q、a、b、c的坐标，求出从另外的部位的检测点a、b、c引到将所述两个部位的检测点p、q连结起来的直线的垂线的长度La、Lb、Lc，并运算出与在尺寸设定器54中设定的所对应的尺寸的差。

优选的是，本实用新型的硬质脆性板的磨削装置还具备所述坐标取得单元52，该坐标取得单元52能够取得利用照相机4拍摄的一个图像上的预先确定的三个检测点s、t、u的坐标，机械精度的测量单元55求出从坐标取得单元52所取得的这三个检测点中的检测点u引到将另外两个部位的检测点s、t连结起来的直线的垂线的长度d，运算出求得的垂线的长度与在所述尺寸设定器54中设定的所对应的尺寸的差。

进一步优选的是，本实用新型的硬质脆性板的磨削装置具备机械精度的修正单元57，该机械精度的修正单元57根据机械精度的测量单元55所运算出的尺寸的差并利用预先记录于控制器5的运算式或运算表，运算出针对加工动作的各轴θ、x的指令值的修正值，并设定在控制器5中。

（实用新型效果）

根据该实用新型，自动地测量并修正利用硬质脆性板的磨削装置加工的加工完的工件的外形尺寸和倒角宽度，因此，与作业者使用测量仪器进行测量的现有手段、和专利文献2所记载那样的现有手段相比，测量时间缩短，能够自动地设定针对外形尺寸的误差的修正值、和针对倒角宽度的修正值，测量所需要的时间短，因此，能够在工件的连续加工中的必要定时进行测量和修正值的设定（更新），能够实现高精度的连续加工。

并且，由于自动地运算和设定修正值，因此，能够避免由手工作业导致的测量误差和输入错误。

而且，根据本实用新型，在以往的加工误差的自动测量困难的极坐标系的磨削装置中，能够在短时间高效地进行加工精度的测量以及修正，能够有效地测量并修正在极坐标系的磨削装置中容易产生的加工误差，因此，具有能够得到维持高的加工精度并实现连续加工的省空间的磨削装置的效果。

附图说明

图1是表示本实用新型的加工完的工件的形状误差的测量部位的说明图。

图2是表示根据倒角加工后的工件的周缘的图像对检测点进行检测的例子的图。

图3是表示硬质脆性板的倒角形状的侧视图。

图4是夸张地表示极坐标系的磨削装置中的加工完的工件的形状误差的图。

图5是表示极坐标系的磨削装置的实施例的侧视图。

图6是表示极坐标系磨削装置中的工件与砂轮与照相机之间的位置关系的俯视图。

图7是表示直角坐标系磨削装置中的工件与砂轮与照相机之间的位置关系的俯视图。

标号说明

1：加工完的工件；

4：照相机；

11：对置边；

12：对置边；

15：硬质脆性板的表面；

16：倒角面；

17：棱线；

41：外周线的图像；

47：图像；

A、B、C、P、Q：图像；

a、b、c、p、q：检测点；

a’、b’、c’：交点；

d：倒角宽度；

g、h、i、j：垂线；

La、Lb、Lc：测量尺寸。

具体实施方式

下面，以仿形（contouring）方式的磨削装置为例，对本实用新型的实施方式进行说明。图5是表示这种磨削装置的一例的图。在图中，工件轴28是铅直方向的中空的旋转轴，在工件轴28的上端设置有工作台2，被加工的工件（玻璃板）1以水平姿态保持在工作台2的上表面。通过工件轴28的中空孔将负压供给至工作台2的上表面，工件1的下表面被真空吸附而固定于工作台2。在工件轴28的下端连结有主轴电动机（伺服电动机）29，该主轴电动机29经伺服放大器而与控制器5连接，并根据控制器5的指令对工件轴28的旋转角度θ进行控制。

在工件轴28的上方设置有横向进给台21。横向进给台21以能够沿未图示的水平方向的横向导向件自如移动的方式被引导，并与由横向进给电动机（伺服电动机）23驱动而旋转的横向进给丝杠24螺合。横向进给电动机23与控制器5连接，横向进给台21的移动位置x由控制器5控制。

在横向进给台21设置有纵向进给台25。纵向进给台25被安装成能够沿固定于横向进给台21的铅直方向的纵向引导件自如移动，并与由纵向进给电动机26驱动而旋转的纵向进给丝杠27螺合。

在纵向进给台25轴支撑有铅直方向的砂轮轴31，在该砂轮轴的下端安装有砂轮3。砂轮轴31的上端经同步带33与砂轮驱动电动机34连结。

工件轴28的轴心O和砂轮轴31的轴心位于与横向进给台21的移动方向平行的同一铅直面n上。如图6所示，在仿形方式中，利用控制器5将横向进给台21的移动量（＝砂轮3的移动量）x与工件轴28的旋转角度θ相关联地进行控制，从而进行预期的平面形状的周缘加工。

在横向进给台21的固定位置设置有照相机4，该照相机4用于获取搬入到工作台2上的工件的图像。如图6所示，该照相机4的光轴设置在通过所述铅直面n的位置。

在极坐标系的磨削装置中，利用控制器5将工作台2的绕中心O的旋转角度θ、与通过工作台中心O的工作台半径方向的砂轮3的位置x相关联地进行控制，从而进行工件1的周缘的加工。在控制器5设置有：拍摄部位设定器51、坐标取得单元52、定时设定器53、尺寸设定器54、机械精度的测量单元55、运算修正值的运算式或运算表56、以及机械精度的修正单元57。在拍摄部位设定器51设定工件1的周缘的一个边上的两个部位P、Q和另一个边上的三个部位A、B、C。在定时设定器53设定有进行机械精度的测量的定时、例如经过运转时间和加工工件数量。在尺寸设定器54中记录有与精度的测量单元55所测量的工件尺寸对应的部位的标准尺寸。

在连续加工中，当达到在定时设定器53中设定的定时时，若处于工件加工中，则在该工件被加工后，通过工作台2的旋转和砂轮3的沿所述半径方向的移动，利用搭载于使砂轮3向该方向移动的进给台的照相机4，对包括加工完的工件1的外周的5个点p、q和a、b、c的图像P、Q和A、B、C进行拍摄，根据该图像求得该各点的坐标（例如以工件中心为原点、以工件的长度方向和宽度方向为XY方向的直角坐标系中的坐标）。其中，点p、q和b、c是位于工件1的对置的两个边11、12上的距工作台中心O的距离相等的位置的点，点a是点b、c的中央的点a。

作为根据利用照相机4拍摄的图像求得这些点的坐标的手段，例如如图2所示，以使照相机的图像中心e位于工件1被加工成准确的制品形状时的上述的各点的方式，移动工作台2和照相机4来取得工件的图像，将与从图像中心e向在该图像中显现的外周缘的图像41引的垂线之间的交点e’作为测量对象的点p、q、a、b、c，将该点的坐标（对照相机的光轴坐标加上交点相对于光轴的偏移量的坐标）作为各点的坐标即可。

这样求出点p、q和点a、b、c的坐标，根据在控制器5记录的运算式求出通过点p、q的直线f（图4）的式子，求出从另一个边的各点a、b、c引向直线f的垂线g、h、i与该直线f的交点a’、b’、c’的坐标，运算出对置边中的各点a、b、c与所述交点a’、b’、c’之间的间隔La、Lb、Lc。然后，将这些间隔与其本来应具有的尺寸的差作为外周缘的加工形状的误差。根据该误差，使用预先记录在控制器5的运算式或运算表56运算出用于对该误差进行修正的修正值，并作为机械精度的修正值而设定在控制器5中。

也如专利文献2记载那样，在极坐标系的磨削装置中，若机械精度或工件的搬入精度存在误差，则工件如在图4中夸张地表示的那样成为被倾斜地压溃的扇形的形状。在图4中，成为曲率大的圆弧的边11、12的形状主要受到砂轮的位置误差的影响，变得倾斜的边13、14的角度主要受到工作台的旋转角度的误差的影响。由机械的热变形和砂轮的磨损引起的误差对砂轮相对于工作台中心的位置产生影响，对工作台的旋转角度影响不大，因此，若使用通过上述的手段运算出的修正值来设定机械精度的修正值，则能够基本修正由时效性原因造成的加工精度的降低。

另外，加工完的工件是被自动搬入的工件，存在向工作台上搬入的搬入误差。因此，对于取得图像时的照相机的定位和坐标的运算，当然是对工件的搬入误差进行修正而进行定位和运算的。

在进行工件的周缘加工（用于形成周缘的尺寸精度的加工）和倒角加工时，如图2所示，在为了测量加工精度而取得的各图像中显现有工件外周线的图像41、和在倒角面16与硬质脆性板表面15之间形成的棱线17的图像47。因此，在该图像中的作为两条线中的一条的外周线的图像41，以预先确定的间隔取两个点s、t，求出将这两个点连结起来的直线、与从在棱线的图像47上取的点u向该直线引的垂线j之间的交点u’，能够求得点u和该交点u’之间的间隔d作为倒角宽度的测量值，通过将该倒角宽度的测量值与要求的倒角宽度的值进行比较，能够在进行周缘形状的加工精度的测量的同时，也进行倒角宽度的加工精度的测量。另外，在图2的例子中，在从图像中心e向所述直线（与外周线的图像41一致的直线）引的垂线j与棱线的图像47之间的交点取点u，点u’与上述的点e’为同一点。

另外，当边11、12为直线边时，用于根据像上述那样测量的跨度尺寸（差し渡し寸法）La、Lb、Lc与其本来应具有尺寸的差ΔLa、ΔLb、ΔLc运算出修正值的运算式，能够以几何方式求得并记录于控制器5，在边11、12为圆弧等曲线边的情况下，预先通过测试加工求出上述尺寸差与砂轮的直径及位置精度之间的关系，将与测量尺寸La、Lb、Lc的关系作为运算表而预先记录于控制器5，由此求出修正值即可。

Claims (5)

1.一种硬质脆性板的磨削装置，其具备：

能够对工作台上的工件的周缘进行拍摄的照相机；

用于设定照相机的多个拍摄部位的拍摄部位设定器；以及

对利用该照相机拍摄的图像上的预先确定的检测点的坐标进行检测的坐标取得单元，

所述硬质脆性板的磨削装置的特征在于，

所述硬质脆性板的磨削装置具备：

定时设定器；

用于设定多个部位的工件尺寸的尺寸设定器；以及

机械精度的测量单元，

机械精度的测量单元是在由定时设定器设定的定时根据在拍摄部位设定器中设定的两个部位和另外的部位的所述照相机的图像取得各个检测点的坐标、并求出从所述另外的部位的检测点引到将所述两个部位的检测点连结起来的直线的垂线的长度、且运算出求得的垂线的长度与在所述尺寸设定器中设定的所对应的尺寸的差的机械精度的测量单元。

2.根据权利要求1所述的硬质脆性板的磨削装置，其特征在于，

在拍摄部位设定器中设定的所述两个部位和另外的部位为：位于被加工的工件的对置边中的一个边和另一个边上的距所述工作台的中心的距离相等的4个部位、以及位于所述另一个边上的所述距离相等的两个部位的中央部的一个部位。

3.根据权利要求1或2所述的硬质脆性板的磨削装置，其特征在于，

所述硬质脆性板的磨削装置具备能够对利用所述照相机拍摄的图像上的预先确定的三个检测点的坐标进行检测的所述坐标取得单元，

所述机械精度的测量单元是在所述定时根据在拍摄部位设定器中设定的部位的所述照相机的图像取得所述三个检测点的坐标、并求出从其中的一个检测点引到将另外两个部位的检测点连结起来的直线的垂线的长度、且运算出求得的垂线的长度与在所述尺寸设定器中设定的所对应的尺寸的差的机械精度的测量单元。

4.根据权利要求1或2所述的硬质脆性板的磨削装置，其特征在于，

所述硬质脆性板的磨削装置具备根据所述尺寸的差利用预先记录于控制器的运算式或运算表运算出针对加工动作的各轴的指令值的修正值并设定在所述控制器中的机械精度的修正单元。

5.根据权利要求3所述的硬质脆性板的磨削装置，其特征在于，

所述硬质脆性板的磨削装置具备根据所述尺寸的差利用预先记录于控制器的运算式或运算表运算出针对加工动作的各轴的指令值的修正值并设定在所述控制器中的机械精度的修正单元。

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