JP2009125905A - 基板加工機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の切断辺を整形加工する面取機その他の基板加工機であって、基板加工ラインや液晶パネル製造ラインなどに組込まれて連続加工を行う基板加工機の運転制御方法に関し、ラインが停滞した後の自動再起動後に基板の加工精度が低下して不良品が発生するのを防止する。
【解決手段】ラインの停滞などにより自動停止したとき、その停止時間を計時し、自動停止後の運転の自動再開の際に、計時された時間が許容停止時間を超えているかどうか判定し、計測された時間が許容停止時間を超えていないときはそのまま運転を開始し、許容停止時間を超えているときには、所定時間ないし所定回数の暖気運転を行い、更に制御器に登録されている加工寸法の指令値に対する新たな補正値を登録したあと運転を再開する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガラス基板の切断辺を整形加工する面取機その他の基板加工機であって、基板加工ラインや液晶パネル製造ラインなどに組込まれて連続加工を行う基板加工機の運転制御方法に関し、特に精度不良基板の発生を防止するための運転制御方法に関するものである。

ガラスなどの硬質脆性板を基板とする各種デバイスの製造ラインには、その製造工程に従って各種の機器が配置され、材料がコンベアやローダ・アンローダを介してこれら機器に上流から下流へと順次搬入・搬出されて、製品に向けての加工が行われる。製造ラインには、その全体の動作を制御する制御器が設けられるが、製造ラインに組込まれている各機器は、メーカーが異なる場合が殆どであり、同じメーカーであっても機種により制御が異なる場合が多いので、各機器にはそれぞれの機器を制御する個別の制御器が設けられている。

ラインを構成している各機器には、当該機器の運転停止や再起動の手順、精度を維持するための制御手順、当該機器で生じた障害の復旧手順など、種々の機能が設けられている。これらの各機器に固有の制御手順は、必要が生じた時にライン全体を制御する制御器で呼出すようにすることも可能である。しかし、各機器がラインの状態や自己の作動状態を自動検出して適切な制御手順を実行するようにするのが好ましい。ライン全体の制御が簡単になり、ラインを構成する機器の変更やラインを流れる製品の変更に速やかに対応できるからである。

液晶ディスプレイの製造ラインには、所定寸法に切断したガラス基板の切断辺を整形する面取機と呼ばれる装置が組込まれている。ガラス基板の面取機は、上流に配置された割断装置などによって切断されたガラス基板の切断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機は、図３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、基板をテーブル２に搬入・搬出するローダ８・アンローダ９とを備えている。

面取機７の前後には、次に加工されるガラス基板が待機する待機位置Ｐと加工済ガラス基板を搬出する搬出位置Ｑとが設けられる。加工されるガラス基板は、ローダ８で待機位置Ｐからテーブル２上に搬入され、加工済ガラス基板は、アンローダ９により搬出位置Ｑへと搬出される。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。面取機の制御器は、搬入されたガラス基板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の位置を設定した後、テーブル１を工具３に対して相対移動させることにより、ガラス基板の側辺１ａ、１ａの面取加工を行う。すなわち、加工時のテーブル２の角度位置や工具３の位置は、搬入されたガラス基板一枚毎に位置決めマーク４を基準にして設定される。加工中には、工具３とガラス基板の側辺１ａ、１ａとの接触部（加工部）に切削液（純水）が供給され、加工部を冷却している。この冷却液は、テーブル２上を流れて排水タンクへと流下する。

面取機のライン上流側の機器の障害によりラインが停滞すると、次の基板が待機位置Ｐに送られてこなくなり、待機位置Ｐが空であることがローダ８によって検知され、面取機が停止する。また、ライン下流側の機器の障害でラインが停滞すると、加工済基板が搬出位置Ｑに止まっていることがアンローダ９によって検知され、面取機が停止する。障害が復旧して待機位置Ｐに次の基板が送られてくるとローダ８が再起動し、また、搬出位置Ｑが空になるとアンローダ９が再起動する。

ガラス基板側辺の整形加工は、ミクロン代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）に入る前に所定時間ないし所定繰返し回数の暖気運転を行った後、テスト加工を行って加工誤差を計測し、加工誤差を修正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連続加工を開始している。

しかし加工を開始してから時間が経過すると、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。そこで、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、予め定めた加工時間が経過する毎に、又は予め定めた数の基板を加工する毎に、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、補正値の修正（再登録）を行っている。

しかし、上記のように加工精度を上げるための補正値の登録及び再登録を行っているにも拘わらず、加工する基板の大型化や要求される加工精度の高度化に伴って、ライン停滞後の加工品に不良品が発生する問題が生じてきた。すなわち、ライン上の他の機器の障害によりラインが停滞して面取機の運転が自動停止し、その後ラインが復旧して面取機が自動再起動したあと、次の補正値の再登録が行われるまでの間に加工された基板の加工精度が低下し、場合によってはその間に加工された基板の精度が許容値から外れて大量の加工不良品が発生するという問題が生じてきた。

この発明は、この問題を解決するためになされたもので、他の機器と共にラインに組込まれている面取機を始めとする基板加工機において、ラインが停滞した後の自動再起動後に基板の加工精度が低下して不良品が発生する問題を解決した運転制御方法を得ることを課題としている。

この発明は、基板加工機の運転がラインの停滞などにより自動停止したとき、その停止時間を計時し、自動停止後の運転の自動再開の際に、計時された時間が予め定められた許容停止時間を超えているかどうか判定し、計測された時間が許容停止時間を超えていないときはそのまま運転を開始し、許容停止時間を超えているときには、所定時間ないし所定回数の基板加工動作（暖気運転）を行い、更に制御器に登録されている加工寸法の指令値に対する補正値の登録手順を呼出して当該手順を実行することにより、新たな補正値を登録したあと運転を再開することにより、上記課題を解決している。

ラインに組込まれている基板加工機は、ライン上の他の機器の障害などにより、運転が中断されることがある。運転が中断されると、加工に伴う熱の発生もなくなり、切削液の無駄な消費を避けるために、加工液の供給も停止する。基板加工機では、加工熱は小さく、通常は加工液（純水）の温度が室温より低い。そのため、基板加工機の運転停止が長時間になると、テーブル２の温度が上昇するという現象が起こる。また、環境温度も変化している可能性がある。連続運転をした後に設定された補正値には、運転継続後に発生した誤差要因（主に装置の熱変形）が折り込まれているから、装置温度が変化すると、補正値も適正値からずれてくる。

従来は、ラインの停滞が復旧した後に補正値の修正を行うことなく連続加工を再開していたので、停止中の経時変化や周囲温度等の変化により、再起動後の基板の加工精度が低下して不良品が多数発生することがあるという現象を生じていたと考えられる。

この発明は、ある一定の停滞が発生した後の基板加工機の再起動時に、設定された時間又は回数の暖気運転を行い、暖機運転後に必ず加工寸法の計測及び当該計測値に基づく補正値の自動登録を行うことにより、ライン停滞後の連続加工における加工精度不良を防止する運転制御方法である。

補正値の再登録にはテスト基板の加工に時間を必要とし、その時間は加工が行われないロス時間となるので、ライン停滞後の新たな補正値を登録したときは、補正値の登録手順を実行する間隔を定めているインターバルタイマ（補正値の再登録が時間間隔で設定されているとき）やインターバルカウンタ（補正値の再登録が加工数で設定されているとき）をリセットして、ライン停滞後の補正値の登録の後に所定のインターバルでの補正値の再登録手順が実行される間隔が短くなるのを防止するのが好ましい。

ライン上流側の機器の障害で基板加工機が停止している間に下流側の機器に障害が起こることや、その逆の場合も起こりうる。例えば上流側の機器の障害で搬入位置が空になって基板加工機が停止しているとき、上流側の障害が復旧して搬入位置に基板が搬入されたことのみを検出して暖気運転や補正値の再登録を行って連続運転に入ると、その停止の間に下流側にも障害が起こっていて搬出位置が空になっていないときには、連続運転を開始した直後に再び停止状態に入ることになる。そして、この２度目の停止状態が長引いて障害復旧後の再起動時に再び暖気運転と補正値の再登録が必要になると、先の暖気運転と補正値の登録動作が無駄になる。

この問題は、停止後の暖気運転及び補正値の再登録が必要かどうかの判定を、待機位置に基板が存在しかつ搬出位置に基板が存在しないことを条件として行うことにより回避することができる。また精度保持時間内の停止であっても、その後の連続運転再開後すぐに次の障害で停止したときは、トータルの停止時間が精度保持時間を超えて精度低下が起こる可能性がある。これを避けるためには、暖気運転及び補正値の再登録を行わないで連続運転を再開したときは、停止時間を計測している計時手段の計測値を所定時間保持してクリアするようにし、この保持時間の間に次の停滞が生じたときは加算して計時されるようにするのがよい。

補正値の登録手順として、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（許容御座範囲の値と許容補正範囲の値）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その計測値に基づく補正値が許容値内に入っていることを確認して当該補正値を登録するという手順を採用することにより、高精度の補正値の自動登録を実現することができる。すなわち、ライン復旧後の機械の自動起動時に制御器から補正値の確認などのためのオペレータコールが生するのを減少させることができ、機械停止後の高精度加工が保証されたより安定した自動再起動が可能になる。

この出願の請求項１の発明に係る基板加工機の運転制御方法は、所定の暖気運転手順と、テスト加工した基板の加工寸法を計測して制御器に指令値に対する補正値を登録する補正値登録手順とを備えた基板加工機の運転制御方法であって、制御器に精度維持可能な時間（許容停止時間）を設定する時間設定手段と、機械が自動停止した後の停止時間の計時手段と、前記設定手段の設定値と計時手段の計測値とを比較する比較手段とを設け、前記計測値が設定値を超えているときに前記暖気運転手順と補正値登録手順とを実行したあと連続加工に入ることを特徴とする、基板加工機の運転制御方法である。所定の暖気運転手順は、通常の起動時の暖気運転手順であっても良いが、停止時間によって暖気運転の時間や回数を少なくできる手順を別に用意するのがより好ましい。

この出願の請求項２の発明に係る基板加工機の運転制御方法は、上記手段を備えた運転制御方法において、前記計時手段が、次に加工する基板の搬入時に待機位置に基板が存在しないとき又は加工済基板の搬出時に搬出位置に基板が存在するときに計時動作を開始し、待機位置に基板が存在しかつ搬出位置に基板が存在しないことを条件としてその計時値を前記比較手段に出力することを特徴とする、基板加工機の運転制御方法である。

また、この出願の請求項３の発明に係る基板加工機の運転制御方法は、上記手段を備えた運転制御方法において、前記補正値登録手順が、第１のテスト基板に所定の加工を行い、計測用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計測対象となる加工線を検出し、検出した加工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のテスト基板に所定の加工を行い、上記カメラで第２のテスト基板の加工部を撮影した画像を解析して上記加工線を検出し、検出した加工線の位置から再演算した補正値が上記補正許容範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録する手順であることを特徴とする、基板加工機の運転制御方法である。

この発明では、設定された許容停止時間（加工精度の維持が可能な停止時間）以上の機械停止があった後の運転の再開時に、自動で暖機運転が行われることで、機械の状態を停滞前の状態に近い状態にすることができ、また暖機運転後に加工された基板の加工寸法を自動計測してその計測値に基づいて演算された補正値を制御器に登録することにより、運転再開後に不良基板を量産することがなくなる。

また、設定された時間より短い時間の装置停止の場合には、暖気運転や補正値の登録を行うことなく連続加工が再開されるので、加工精度が低下する虞のない短時間の停止の場合にも暖気運転や補正値の登録が行われることによる生産性の低下を避けることができる。

図１は、この発明の運転制御方法の好ましい例を示したフローチャートである。
基板加工機（例えば図３の面取機７）は、待機位置Ｐの基板をテーブル２上に搬入して工具３で所定の加工を行って加工済基板を搬出位置Ｑに搬出するという、ステップ１０からステップ１１の動作を繰り返すことにより、連続加工を行っている。この連続加工の途中で、待機位置Ｐが空で次の基板を搬入できないか、又は搬出位置Ｑに先の基板が存在して加工済基板を搬出できないと、機械は自動的に停止（待機）する。以上は従来から行われている制御である。

この発明の運転制御方法では、機械が自動的に停止したとき、ステップ１２で停止時間を計測する計時タイマの計時動作を開始する。ステップ１８の動作については後述するが、この計時開始時には、通常、計時タイマがクリアされており、０から計時が開始される。

機械が再起動可能であること、すなわち待機位置Ｐに次の基板が存在しかつ搬出位置Ｑが空であることを検出すると、テーブルに加工済基板が存在しているとき（搬出位置Ｑに加工済基板が存在したために機械が停止したとき）はステップ１３で加工済基板を搬出して、機械を再起動し、計時タイマの計測時間（機械の停止時間）が予め設定されている停止許容時間を超えているかどうかを判定する（ステップ１５）。図の例では、このとき、ステップ１８での処理を可能にするために、計時タイマの計時動作を停止しないで、計測時間の記憶を行っている（ステップ１４）。

ステップ１５の判定で、計測時間（停止時間）が許容停止時間を越えていなければ、そのままステップ１０に戻って連続加工を開始する。このとき、計時タイマには計測した停止時間が保持されている。一方、計測時間が許容停止時間を越えているときは、暖気運転と補正値の再登録とを行って計時タイマをクリアしてから、ステップ１０に戻って連続運転を開始する。

図の例では、連続運転を再開した後で、再びラインの停滞で機械が停止したときは、計時タイマの計測時間とステップ１４で記憶した記憶時間との差が保持時間を超えているかどうかの判定を行う（ステップ１８）。先の停止の再起動時に暖気運転や補正値の再登録を行っている場合は、計時タイマはクリアされているので、０から計時が開始される。一方、機械が暖気運転や補正値の再登録をしないで機械停止後の連続運転を再開したときは、計測タイマは計時動作を続けており、記憶時間との差は、運転再開後の経過時間となる。運転再開後の経過時間が長ければ、計時タイマをクリアして新しい停止時間の計測を開始する。暖気運転や補正値の再登録をしないで停止後の運転を開始した後の経過時間が短ければ、先の停止と再度の停止との両方を加算した時間で暖気運転や補正値の再登録の要否を判定するために、計時タイマをクリアしないで計時を続行している。

次に、図３に示したガラス基板の面取機を例にして、ステップ１７の補正値の登録手順の好ましい例を図２を参照して説明する。加工済ガラス基板の加工寸法は、ＣＣＤカメラ５、６を利用して計測しているが、ＣＣＤカメラ５、６が取得した画像から加工線を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自動登録された補正値の精度を維持することが困難である。そこで図２の例では、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次の基板を加工し、その加工寸法の計測値から演算した補正値が許容値内に入っていることを確認して当該補正値を登録することにより、誤読みの問題を解決している。

図２において、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（加工面の縁に形成される稜線など）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。

以上の加工線の計測及びその計測値の判定は、図３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。

このような手順で補正値の登録を行ってやれば、高精度の補正値を自動設定することが可能で、オペレータの介入を最小限にしてライン停止後の機械の自動再起動を行わせることができる。

この発明の運転制御方法の一例を示すフローチャート 補正値の自動登録手順の一例を示すフローチャート 基板加工機の一例を示す模式的な斜視図

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 面取機
８ ローダ
９ アンローダ
Ｐ 待機位置
Ｑ 搬出位置

Claims (3)

1. テスト加工した基板の加工寸法を計測して制御器に指令値に対する補正値を登録する補正値登録手順を備えた基板加工機の運転制御方法であって、制御器に精度維持可能な時間を設定する時間設定手段と、機械が自動停止した後の停止時間の計時手段と、前記設定手段の設定値と計時手段の計測値とを比較する比較手段とを設け、前記計測値が設定値を超えているときに暖気運転手順と補正値登録手順とを実行したあと連続加工に入ることを特徴とする、基板加工機の運転制御方法。
2. 前記計時手段が、次に加工する基板の搬入時に待機位置に基板が存在しないとき又は加工済基板の搬出時に搬出位置に基板が存在するときに計時動作を開始し、待機位置に基板が存在しかつ搬出位置に基板が存在しないことを条件としてその計時値を前記比較手段に出力する、請求項１記載の基板加工機の運転制御方法。
3. 前記補正値登録手順が、第１のテスト基板に所定の加工を行い、計測用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計測対象となる加工線を検出し、検出した加工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のテスト基板に所定の加工を行い、上記カメラで第２のテスト基板の加工部を撮影した画像を解析して上記加工線を検出し、検出した加工線の位置から再演算した補正値が上記補正許容範囲内であるときに当該再演算した補正値を登録する手順である、請求項１又は２記載の基板加工機の運転制御方法。

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