JP2009125876A - ガラス基板の側辺加工装置における補正値の登録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】側辺加工されたガラス基板の加工寸法の補正値を自動登録する方法に関し、計測値の読取ミスによる補正値の登録ミスを防止して、不良品発生のおそれのない加工誤差の自動補正を実現する。
【解決手段】ＣＣＤカメラで加工寸法の自動計測を行う場合、画像から加工線を自動検出してその位置を計測するだけでは、誤読み等がたびたび発生して加工精度を維持することが困難である。この発明では、加工寸法の計測値と登録しようとする補正値の両者に許容値を設定して自動計測された計測値及び自動演算された補正値が共にそれらの許容値内に入っていることを判定し、この判定に合格した補正値を用いて加工したときにも計測値と補正値の両者がそれらの許容値内に入っていることを条件として当該補正値を自動登録する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ディスプレイパネルなどに用いるガラス基板の側辺を整形加工する装置（以下、「面取装置」と言う。）の制御器に加工寸法の補正値を登録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ガラス基板の加工寸法を計測して、その計測値に基づいて面取装置に与えるテーブル角度や工具位置の指令値を補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辺に生ずる鋭い稜線や角を工具（一般的には砥石）で角落し、面研削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２に示すように、ガラス基板１を負圧で吸着固定するテーブル２と、このテーブルの両側に配置された工具３とを備えている。テーブル２は、その中心の鉛直軸（旋回軸）回りに旋回及び角度位置決め可能である。テーブル２と工具３とは、所定の送り方向（Ｙ方向）に相対移動可能である。工具３は、上記送り方向と直交する幅方向（Ｘ方向）と高さ方向（Ｚ方向）に位置決め可能である。

ガラス基板１には、加工基準となるマーク４が付されている。制御器は、テーブル２に固定されたガラス基板１のマーク４の位置をＣＣＤカメラ５で読取り、その位置を基準にしてテーブル２の旋回軸回りの角度や工具３、３の位置を設定する。次にテーブル１を上記送り方向に相対移動させることにより、テーブル２に固定されたガラス基板の側辺８、８の面取加工を行う。工具３、３の幅方向及び高さ方向の位置に誤差があると、加工した側辺８の全長に亘って面取寸法の誤差が生じ、テーブル２の角度に誤差があると、面取寸法が側辺８の長さ方向の位置によって変化する誤差が生ずる。

面取装置は、ガラス基板の自動搬入搬出装置が設けられて、多数のガラス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の角度位置や工具３の位置は、ガラス基板１に付された位置決めマーク４の位置を基準にした制御器からの指令により、加工寸法に応じた角度や位置に設定されるが、工具３の磨耗や装置の熱変形により、加工寸法に誤差が生じてくる。

ガラス基板側辺の整形加工は、ミクロン台の加工精度が要求されており、この精度を実現するには、実際に加工されたガラス基板の加工誤差を計測して制御器の指令値を補正することが必要である。そこで量産（連続加工）に入る前にテスト加工を行って加工誤差を計測し、必要があれば加工精度を許容値内にするための補正値を制御器に登録し、この登録した補正値で制御器の指令値を補正して加工を行っている。

加工誤差の計測は、ＣＣＤカメラ５で加工済のガラス基板１の面に垂直な方向から計測位置を撮影した図７に示すような画像を制御盤のモニタに表示し、この画像をオペレータが読み取ることによって行われている。すなわち、オペレータが、モニタに表示された画像上で計測対象となる加工線の位置をマウスなどで指示することにより、制御器が指示された位置と本来あるべき位置との差から補正値を自動計算して登録し、ＮＣプログラムで指定されている指令値（マーク４からの相対位置）を登録した補正値で補正してテーブル２の旋回角を設定するサーボモータや工具の位置を設定するサーボモータに与える指令値を補正して量産（連続加工）を行っている。

また、工具磨耗や熱変形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加工寸法を測定して、補正値の再登録を行っていた。

この補正値の登録の際には、制御器で自動演算された補正値は、制御盤のモニタに表示される。オペレータが読取りミス（誤読み）や入力ミスを行うと、通常は生じ得ないような補正値がモニタに表示される。オペレータが表示された補正値の大きさに疑問を持ったときは、オペレータが自発的に計測及び入力を再度行うということが行われているが、１回の計測で量産に入るのが一般的である。

上記のような補正値の登録方法では、加工精度が許容値内に入っていなくても量産に入ってしまう危険があり、また、計測ミスや計測対象位置の入力ミスがあったときにそれがそのまま補正値として登録されて量産が行われることから、加工不良品が多量に出てくる危険がある。

また、ガラス板のような透明板の加工寸法をＣＣＤカメラの画像の自動解析によって計測しようとしても、計測の信頼性が低いため、自動計測した計測値に基づいて自動計算された補正値を自動登録するのは危険が大きく、登録ミスをチェックするために人が必ず装置前にいる必要があり、省人化を図れないという問題があった。

そこでこの発明の課題は、ガラス基板の側辺加工において、テスト加工及び抜取り加工されたガラス基板の計測と補正値の登録を自動化することである。ワークの加工において、加工されたワークの計測とその計測値に基づいて刃物台の位置などを自動補正することは、工作機械で一般的に行われている技術である。しかし、ガラス基板の加工の場合には、加工寸法の計測がＣＣＤカメラで行われていること、及びガラス基板が透明であるために、計測値の自動読取時に読取ミスが生じる危険が大きく、従来一般的に行われている技術をそのまま使用したときには、誤読取により誤った補正値が入力されて、その後で量産される多数の基板が不良品になる危険があり、読取ミスをいかにして回避するかが問題である。

この発明は、側辺加工されたガラス基板の加工寸法の自動補正において、計測値の読取ミスによる補正値の登録ミスを防止して、不良品発生のおそれのない加工誤差の自動補正を実現することを課題としている。

面取装置には、テーブル上に自動搬入されたガラス基板１枚毎にその位置を確認してテーブル角度や工具の位置決めをするために、ガラス基板に付されている位置決めマーク４を読取るＣＣＤカメラ５が設けられている。この発明では、加工済ガラス基板の加工寸法をこのＣＣＤカメラ５を利用して計測する。

位置決めマーク４を読取るＣＣＤカメラ５は、テーブル２の上方に１個又は２個設けられる。ガラス基板の側辺の整形は、表裏両面に行われるから、その加工寸法の計測も、表裏両面のものを計測しなければならない。ガラス基板は透明であるから、裏面の加工寸法を表面側に設けたカメラで計測することも不可能ではないが、裏面の加工線がガラス基板表面で屈折すること、画像に重複して写っている加工線を表面側のものか裏面側のものかを識別するのが困難で計測に時間がかかったり読取ミスが多くなるなどの問題があり、裏面側に加工寸法計測専用のＣＣＤカメラ６を設けるのが好ましい。

面取装置上で加工寸法の自動計測を行う場合、ＣＣＤカメラ５、６が取得した画像から加工線を自動検出してその位置を計測するだけでは、誤読み等がたびたび発生して加工精度を維持することが困難である。そこでこの発明では、加工寸法の計測値と登録しようとする補正値の両者に許容値（許容誤差範囲と許容補正範囲）を設定して自動計測された計測値及び自動演算された補正値が共にそれらの許容値内に入っていることを判定し、この判定に合格した補正値を用いて加工したときにも計測値と補正値の両者がそれらの許容値内に入っていることを条件として当該補正値を自動登録することにより、上記課題を解決している。

この出願の請求項１の発明に係るガラス基板の側辺加工機における補正値の登録方法は、第１のガラス基板１の側辺８に所定の加工を行い、カメラ５、６を所定位置に移動して加工部を撮影し、その画像を解析して対象線７を検出し、検出した対象線７の位置が予め設定された許容誤差範囲内であることを条件として当該位置の情報から補正値を演算し、演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに、当該補正値で指令値を補正して第２のガラス基板１の側辺８に所定の加工を行い、上記カメラ５、６で第２のガラス基板の加工部を撮影した画像を解析して対象線７を検出し、当該検出した位置の情報から補正値を再演算し、再演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録することを特徴とするガラス基板の側辺加工機における補正値の登録方法である。

この出願の請求項２の発明に係る補正値の登録方法は、上記手段を備えたガラス基板の側辺加工機における補正値の登録方法において、演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内にないときに、オペレータに補正値の入力を促し、入力された補正値で指令値を補正して更に次のガラス基板の側辺に所定の加工を行い、カメラを所定位置に移動して加工部を撮影した画像を解析して対象線を検出し、当該検出した位置の情報から補正値を再演算し、再演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録することを特徴とする補正値の登録方法である。

また、この出願の請求項３の発明に係る補正値の登録方法は、上記手段を備えたガラス基板の側辺加工機における補正値の登録方法において、画像を解析して検出した対象線の位置が許容誤差範囲内にないときに、当該画像をモニタに表示して対象線の位置の入力をまち、対象線の位置が入力されたときに当該入力された位置の情報から補正値を演算することを特徴とする補正値の登録方法である。

この発明により、面取装置における加工済ガラス基板の加工寸法の自動計測とその計測値に基づく補正値の自動登録とを高い精度で行うことができる。従ってこの発明によれば、連続加工の開始時や、連続加工を行っている途中における加工精度の抜取り検査時に、殆どの場合にオペレータの手を借りずに加工精度が所望精度内になるように補正値を自動登録することができる。そして、計測値の許容値が設定してあるので、ＣＣＤカメラで撮影した画像の解析の際に、誤読みで誤った箇所を読んで得られた計測値で補正値が演算設定されるのを防止できる。また、補正値に対する許容値を設定しているため、誤った補正値が登録されて大量の不良品が発生するのを防止できる。

また、加工寸法の計測をガラス基板の位置決めマークを読取るために設けられているＣＣＤカメラを一部利用して行うことができ、かつカメラの撮影画像の解析によるガラス基板の計測において頻発する誤読みの発生を防止することができる。そして、誤読みなどが発生したときにオペレータを介入させることで、同じ誤読みなどが繰り返されていつまで経っても連続運転に入れなくなる事態が発生するのを防止できる。

その結果、この発明により、面取装置における砥石の摩耗や装置の熱変形に基づいて経時的に発生してくる加工誤差を自動的に補正して高い加工精度を維持して連続加工を行うことが可能になり、ガラス基板の高精度の長時間に亘る連続自動加工が可能にな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２に示すように、加工するガラス基板１の対向側辺８、８の下面の加工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ガラス基板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のテーブル送り方向の位置関係は変化しない。下カメラ６、６は、後述する加工線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。

図３はガラス基板の対向側辺８、８を加工する手順を示した図で、２つの上カメラ５、５でガラス基板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テスト基板の送り方向と幅方向の中心位置を算出し、テーブル２の角度及び工具３の位置を設定する（図３(ａ)）。次にテーブルと工具３の相対移動により、ガラス基板１をＹ方向（図の上方）に送って、工具３で対向側辺８、８を面取加工する（図３(ｂ)）。

図の面取装置の工具３は、図４に示すように、基板の送り方向と略平行な上下の回転軸１５ｕ、１５ｌに固定した各複数枚の円板状の砥石１６、１６の外周で基板の側辺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の高さを設定することにより、表裏の加工幅ｃ、ｄ（図５参照）が同一幅となるように調整される。すなわち、表裏の加工幅ｃ、ｄ間の誤差は工具３の高さ位置の補正により修正し、同一方向の誤差は工具３の幅方向の位置の補正により修正する。

なお、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）の角落しは、このコーナ面取砥石１７で行われる。図６は、テスト基板の加工寸法の計測動作を示した図である。計測に先立ち、工具３を外側へ退避させる（図３(ｃ)）。そして、上下のカメラ５、６を加工線７（図５参照）の位置に移動し、テーブル２を所定の計測位置（通常は複数箇所）に送って、上下のカメラ５、６で加工線７の画像を取り込む。取込んだ図７に示すような画像から加工線７及び側辺８の像を検出して、加工幅ｃ、ｄ及び位置決めマーク４から加工線７までの距離ａ、ｂ（図５参照。計測した加工線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。

図１のフローチャートを参照して、この発明の補正値設定方法を説明する。まず、１枚目のテスト基板を加工（ステップ２０）して、工具３を退避させた後、ＣＣＤカメラ５、６を計測対象となる加工線のあるべき位置（指定された通りの加工が行われたときの加工線の位置）に移動し（ステップ２１）、当該位置で撮影した画像を計測装置に送る。この画像には、その中心近くの位置に計測対象の加工線７の像が写っている。

画像を受け取った計測装置は、当該画像に写っている線の像を読取って、その像の画像中心９からの偏倚量Δｘから当該像のＸ方向の位置（計測値）を求める。そして、計測値が計測対象毎に予め設定されている許容値（許容誤差範囲）内かどうかを判定する（ステップ２２）。この判定ステップは、誤読み防止するために設けられているステップである。計測値が許容値内であれば、当該計測値と基準値（誤差０のときの値）との差Δｘから補正値を自動演算する（ステップ２５）。

ステップ２２の判定で計測値が許容値内にないときは、警報を鳴らしてオペレータを呼び、モニタに撮影画像を表示し（ステップ２３）、オペレータに計測対象線の位置の指定を促す。オペレータは、モニタ画面に表示されたＣＣＤカメラの画像を見て、計測対象の像をマウスなどで指定する。オペレータが指定完了を入力すると、指定された位置と基準位置の差Δｘを求め（ステップ２４）、この値を用いてステップ２５で補正値を自動演算する。

以上の加工線７の計測及びその計測値の判定は、図２のように４個のＣＣＤカメラ５、６で左右表裏の４箇所を同時計測するときは、その４箇所のものが並行的に処理され、上記の手順で両側の工具３の高さ位置と幅方向位置との４個の補正値が演算されることになる。

次に、算出された補正値が予め登録されている許容値（許容補正範囲）内かどうかを判定する（ステップ２６）。演算された全ての補正値が許容値内であれば、それらの補正値を仮登録（ステップ２８）し、その補正値で補正した指令値を用いて次のテスト基板（２枚目となる）を加工する（ステップ３０）。

自動演算された補正値が一つでも許容値内にないときは、警報を鳴らしてオペレータを呼び、自動演算した補正値をそれらに対する合否の判定結果と共にモニタに表示（ステップ２７）する。オペレータは、不合格となった補正値を合格と判断したときは合否判定を書き直し、そうでないときはオペレータが算出した補正値で当該補正値を変更する。入力処理の完了信号を受けると、オペレータによって確認ないし入力された補正値を用いて、次のテスト基板（２枚目となる）を加工する（ステップ３０）。

２枚目のテスト基板の加工が終了したら、１枚目のテスト基板に対する手順（ステップ２１〜ステップ２５）と同様な手順（ステップ３１〜ステップ３５）で補正値の再演算を行い、再演算された補正値の再判定を行う（ステップ３６）。この補正値の再判定も合格であれば、ステップ３８で補正値をＮＣ装置に本登録して補正値登録手続を終了し、連続加工に入る。連続加工では、登録された補正値で補正した指令値を用いて加工が行われる。

補正値の再判定が不合格のときは、ステップ２７に戻り、オペレータによる補正値の合否判定及び入力の処理を行う。そして新たに得られた補正値を用いて、次のテスト基板（３枚目となる）の加工を行い、自動計算された補正値の再判定をう。この再判定で補正値が合格であれば、ステップ３８で補正値を本登録して連続加工に入るが、不合格であると、再びステップ２７に戻ってオペレータの介在の下で補正値を修正し、更に次のテスト基板の加工と補正値の再判定を繰り返す。

すなわちこの発明の方法では、計測値と補正値の許容値（許容誤差範囲と許容補正範囲）を予め登録しておいて、自動計測された計測値が許容値以内であり、かつ当該計測値から自動演算された補正値が許容値以内であり、かつ当該自動演算された補正値を用いて再加工を行ったとテスト基板の計測値及び補正値も許容値以内であることを条件として、当該補正値の自動登録を行って連続加工に入る。そのため、撮影された画像上での加工線の像が不鮮明であったり、雑音情報で画像処理に誤りが生じたなどの原因で加工線の誤読みが生じ、補正値がその誤読みに基づいて自動設定される危険を避けることができる。また、誤読みなどにより通常は起こらないような計測値や補正値が演算されたときには、オペレータを介入させることにより、テスト加工が際限なく繰り返されていつまで経っても連続加工に入れない事態が発生するのを防止している。

なお、上記実施例では、ガラス基板の対向側辺の加工寸法（図５のａ、ｂやｃ、ｄ）を計測して工具の幅方向及び高さ方向位置の補正値の登録について説明したが、計測を側辺に沿う２箇所で行ってテーブルの旋回角の補正値を登録すること、更にテーブルの相対移動距離に関連づけて工具位置を移動させて熱変形に伴うテーブルの送り方向の傾斜等に対する補正値を登録すること、また、ガラス基板の四隅部の角落しや当該角落し部の面取などの補正値の登録にも本願発明の方法を採用でき、それらの補正値の登録の場合にも本願発明の上記効果を得ることができる。

この発明の方法による制御手順の一例を示すフローチャート 面取装置の一例を示す模式的な斜視図 図２の装置による側辺加工動作を示す説明図 図２の装置に設けた工具の拡大斜視図 側辺の加工形状の例を示す拡大図 加工位置の計測動作の説明図 ＣＣＤカメラの画像の例を示す図

符号の説明

１ ガラス基板
２ テーブル
３ 工具
４ 位置決めマーク
5,6 カメラ
７ 加工線
８ ガラス基板の側辺

Claims (3)

1. 第１のガラス基板の側辺に所定の加工を行い、カメラを所定位置に移動して加工部を撮影し、その画像を解析して対象線を検出し、検出した対象線の位置が予め設定された許容誤差範囲内であることを条件として当該位置の情報から補正値を演算し、演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに、当該補正値で指令値を補正して第２のガラス基板の側辺に所定の加工を行い、上記カメラで第２のガラス基板の加工部を撮影した画像を解析して対象線を検出し、当該検出した位置の情報から補正値を再演算し、再演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録する、ガラス基板の側辺加工機における補正値の登録方法。
2. 演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内にないときに、オペレータに補正値の入力を促し、入力された補正値で指令値を補正して更に次のガラス基板の側辺に所定の加工を行い、カメラを所定位置に移動して加工部を撮影した画像を解析して対象線を検出し、当該検出した位置の情報から補正値を再演算し、再演算した補正値が予め設定された許容補正範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録する、請求項１記載の補正値の登録方法。
3. 画像を解析して検出した対象線の位置が許容誤差範囲内にないときに、当該画像をモニタに表示して対象線の位置の入力をまち、対象線の位置が入力されたときに当該入力された位置の情報から補正値を演算する、請求項１又は２記載の補正値の登録方法。

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