JP2015139843A - 板材の周縁加工砥石及び面取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲した板面を備えたガラス板その他の硬質脆性板（３Ｄパネル）の周縁を加工するのに好適な砥石及び当該砥石を用いて面取装置に関し、砥石の回転軸を傾斜させるという制御を行うことなく３Ｄパネルの周縁の面取加工を可能にし、３Ｄパネルの外周の切断と面取加工とを同一機台上で行うことができる装置を提供する。
【解決手段】砥石を、３Ｄパネルｗの面取面ｓ，ｔをそれぞれ研削する砥石面４，５を球状とし、かつその球状砥石面４，５を、外周面で３Ｄパネルｗの端面ｕを研削する円筒砥石面６を挟んで対向配置することで周溝を形成した構成とする。従来の総形砥石と同様にして、３Ｄパネルｗの端面ｕと上下の面取面ｓ、ｔの研削を同時に行うことができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ガラス板その他の硬質脆性板の周縁を加工する砥石及び当該砥石を用いて面取加工を行う面取装置に関するもので、特に、湾曲した板面を備えたガラス板その他の硬質脆性板（以下、「３Ｄパネル」と言う）の周縁を加工するのに好適な上記砥石及び装置に関するものである。

ガラス板を切断する一般的な方法は、ガラスの脆性を利用するもので、ダイヤモンドの尖針やローラでガラス板の表面にスクライブ溝（引っ掻き溝）を形成し、このスクライブ溝に沿って生ずる微小な垂直クラックを熱や衝撃力で助長して切断するというものである。このような方法で切断されたガラス板の周縁には、荒れた稜線や割れによる鋭い稜線が形成される。そこで、この稜線部分を面取して、作業者の指を傷つけたり、稜線に欠けやクラックが発生するのを防止する必要がある。

従来この面取は、面取しようとする稜線と略平行な軸回りに回転する複数の円板砥石を備えたマルチ砥石と呼ばれる砥石や、加工後のガラス板周縁の断面形状に応じた周溝を有する総形砥石と呼ばれる砥石を用いて行われている。

図６は、従来の総形砥石３０と、当該砥石によって面取されたガラス板ｗの部分拡大図である。総形砥石３０は、円筒砥石面６と上下の円錐砥石面８、９で形成された周溝７０を備えており、ガラス板の端面ｕは、円筒砥石面６で研削され、上下の面取面ｓ、ｔは、それぞれ円錐砥石面８、９で研削される。ガラス板の表面に対する面取面ｓ、ｔの面取角（傾斜角）θは、従来４５度が一般的であったが、ガラス板の薄肉化に伴い、面取角が小さくなる（例えばθ＝１５度〜３５度）傾向である。

近時、ディスプレイパネルやそのカバーガラス、反射鏡などにおいて、パネルの３Ｄ化（３次元化）が進行している。すなわち、映像を立体的に見せることや画像の投影表面（スクリーンに相当する表面）の凹凸に応じた反射面を得るために表面を湾曲面としたガラス板を使用するというものである。このような湾曲した板面を備えた３Ｄパネルにおいても、前述したチッピングや欠けを除去するためにその周縁の面取加工が必要である。

前述したように、従来のガラス板の面取加工は、総形砥石やマルチ砥石を加工しようとするワークの周縁に沿って移動させることによって行われる。総形砥石の回転中心軸は、ガラスの板面に対して直角であり、マルチ砥石の回転中心軸は、ガラス板の板面に平行である。ワークの外周は、２次元平面上にあるから、直角座標系におけるＸ−Ｙ平面又は極座標系におけるθ−ｒ平面内で砥石をワークの周縁に沿って相対移動させて加工することができる。

一方、３Ｄパネルの周縁加工においては、砥石をワークに対して２次元平面で相対移動させると共に、この２次元平面と直交するＺ方向にも相対移動させる必要がある。このＺ方向の砥石位置の制御は、砥石をその回転中心軸方向に移動させる昇降装置を設けて、３ＤパネルのＣＡＤデータを読み込んだＮＣ装置でこの昇降装置を制御することにより、容易に可能である。

しかし、総形砥石による面取加工は、砥石の外周に設けた周溝によって行われており、この周溝は、砥石の回転中心と直交する２次元平面内で回転しているため、３Ｄパネルの外周がＺ軸方向に変化する部分では、３Ｄパネルの周縁の延在方向と砥石の接線方向とが交差する状態となる。従来の総形砥石の周溝は、断面台形の溝であって、更にガラス板の薄肉化に伴って面取加工に供される斜面（円錐面）は、前述したθ＝１５度〜３５度の浅い角度になっている。そのため、面取加工しようとするワーク周縁の延在方向が砥石周溝の接線方向からずれると、砥石がワークに深く切込まれて加工形状が乱れるということが起こる。これを避けるためには、ワーク周縁の延在方向と砥石の周溝の接線方向とが平行になるように砥石の回転中心軸を傾ける必要があるが、機械構造及び制御が極めて複雑になる。

この発明は、砥石の回転軸を傾斜させるという制御を行うことなく３Ｄパネルの周縁の面取加工を可能にすることを課題としており、更に３Ｄパネルの外周の切断と面取加工とを同一機台上で行うことができる装置を提供することを課題としている。

この発明の板材の周縁加工砥石は、面取面ｓ、ｔを研削する砥石面４（４ａ、４ｂ）、５（５ａ、５ｂ）を球状として、その球状砥石面４、５を対向配置したことを特徴とする。ここで球状砥石面４、５は、球帯、回転楕円帯などの面を含み、中心が砥石の回転中心軸線上にある球ないし球と同等の面で、面全体に亘ってワークに向けて凸状となっている砥石面である。従って、この発明の砥石で面取された３Ｄパネルｗの面取面ｓ、ｔは、中凹状の曲面となる。このような中凹状の面取は、マルチ砥石による従来の面取においても行われていたものである。

砥石の外周に円筒砥石面６を挟んで２個の球状砥石面４、５を対向させた周溝７を形成した砥石３（３ａ、３ｂ）を用いれば、従来の総形砥石と同様にして、３Ｄパネルの端面ｕと上下の面取面ｓ、ｔの研削を同時に行うことができる。

砥石の回転中心軸ａと平行な砥石の相対送り方向の面であって、球状砥石面４、５で研削されている面取面ｓ、ｔの端面側のエッジｐ及び板面側のエッジｑをそれぞれ含む面ｍ、ｎと球状砥石面４、５との交線ｅ、ｆは、図４に示すように、円や楕円などの円に近い２次曲線ｅ、ｆとなり、両曲線の間隔ｄはほぼ一定である。

球状砥石面４、５に板材ｗの周縁が斜めに接触すると、板材ｗと球状砥石面の接点ｃ４、ｃ５は、板材ｗと砥石３との相対移動方向の前後に移動するが、面取砥石面４、５を球状としたこの発明の砥石では、接点ｃ４、ｃ５の移動量ｇが小さく、かつその移動後の位置においても曲線ｅ、ｆの間隔ｄが変化しないことから、面取幅ｂや面取角θもほとんど変化しない。

これに対して従来のような面取砥石面を円錐面とした砥石では、曲線ｅ、ｆが双曲線となるため、３Ｄパネルの周縁が傾斜している部分で面取幅ｂ及び面取角θが大きく変動する。

球状砥石面を対向させて上下の面取面ｓ、ｔを同時に面取りする場合には、３Ｄパネルｗが傾斜したとき、端面ｕの幅が狭くなるが、この狭くなる程度も従来構造の砥石に比べて小さく、一般的に用いられている３Ｄパネルの面取加工においては、ほとんど問題にならない。

上記特徴を備えたこの発明の板材の周縁加工砥石３は、回転中心軸ａを中心軸とする２個の球状の砥石面４、５を対向配置した砥石であり、より好ましくは、２個の球状の砥石面４、５の内径端に連接する円筒砥石面６を備えている砥石である。

また、この発明の面取装置は、上記のこの発明の砥石を用いて３Ｄパネルの周縁の面取加工を可能にした面取装置であって、当該砥石をワークの面直角方向に昇降する縦送り台２５を備え、当該縦送り台を３Ｄパネルの縁に沿う砥石の移動と関連づけて昇降する制御手段を備えている面取装置である。

上記の縦送り台２５に軸支された砥石軸４１と、当該縦送り台に昇降可能に設けた昇降台２８に軸支された第２の砥石軸４７とを設け、前記砥石軸４１の下端にこの発明の周縁加工砥石３を装着し、第２の砥石軸４７の下端に周面を砥石面とした円筒状の切断砥石４５を装着することにより、この発明の面取装置上で３Ｄパネルの切断と面取とを連続して行うことが可能である。

この発明の砥石によれば、３Ｄパネルの周縁の面取加工において、パネル周縁の傾斜に応じて砥石軸を傾動させることなく、砥石軸を３Ｄパネル周縁のＺ方向の位置に合わせて上下動させるという制御により、外観上及び実質上均一な面取加工を行うことができる。

また、従来公知の面取装置に砥石軸の軸方向移動をＮＣ制御する制御手段を付加することで、３Ｄパネルの面取加工が可能な面取装置を提供できるという効果がある。

周縁加工砥石の第１実施例の側面図 周縁加工砥石の第２実施例の側面図 砥石と加工された板材の要部の部分拡大図 板材の周縁が傾斜したときの面取作用の説明図 面取装置の模式的な正面図 従来砥石と加工された板材の要部の部分拡大図

図１は、この発明の周縁加工砥石の第１実施例を示す側面図である。図２は、この発明の周縁加工砥石の第２実施例を示す側面図である。第１実施例の周縁加工砥石３ａは、半球砥石面４ａと、球砥石面５ａと、対向するこれらの球状砥石面４ａ、５ａの間の円筒砥石面６とを備えている。第２実施例の周縁加工砥石３ｂは、円筒砥石面６と、当該砥石面を挟んで対向する２個の球帯砥石面４ｂ、５ｂを備えている。

球状砥石面４（４ａ、４ｂ）及び５（５ａ、５ｂ）は、砥石の回転中心軸ａと直交する平面との交線が砥石中心軸ａを中心とする真円の凸曲面である。球状砥石面４、５の内径端、すなわち円筒砥石面６と連接する位置における球状砥石面４、５の母線と円筒砥石面の母線（回転中心軸と平行な線）とがなす角は、１０５度〜１３５度である。

この発明の面取装置の実施例を示す図５において、１は主軸である。主軸１は、鉛直方向の中空軸で、装置フレームに固定の軸受１１で回転自在に軸支されている。主軸１の上端には、ホルダ１２が固定されており、このホルダの上面１３は、加工するガラス板ｗの面に対応する曲面のワーク保持面となっている。ホルダ１２上に搬送されたガラス板ｗは、例えば主軸の中空孔を通して供給される負圧により、真空吸着されて保持される。主軸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６１を介してＮＣ装置６０に接続され、ＮＣ装置６０の指令によって主軸１の回転角が制御されている。

２１は、主軸１の上方に位置する横送り台である。横送り台２１は、装置フレームに設けた水平方向の横ガイド（図示されていない）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６２を介してＮＣ装置６０に接続されており、横送り台２１の移動位置がＮＣ装置６０によって制御されている。

２５は縦送り台である。縦送り台２５は、横送り台２１に固定した鉛直方向、すなわち主軸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（サーボモータ）２６で回転駆動される縦送りねじ２７に螺合している。縦送りモータ２６は、サーボアンプ６３を介してＮＣ装置６０に接続されており、縦送り台２１の移動位置がＮＣ装置６０によって制御されている。

２８は昇降台である。昇降台２８は、縦送り台２５に設けた鉛直方向のレールに摺動自在に装着されており、その上端は、縦送り台２５に装着した昇降シリンダ２９のロッドに連結されている。

３（３ａ、３ｂ）は周縁加工砥石である。周縁加工砥石３は、縦送り台２５に軸受４４で軸支された鉛直方向の、従って主軸１と平行な方向の砥石軸４１の下端に装着されている。砥石軸４１の上端は、歯付ベルト４２により砥石モータ４３に連結されている。

４５は切断砥石である。切断砥石４５は、昇降台２８に装着したブラシレスモータ４６の回転子軸に直結された鉛直方向の切断砥石軸４７の下端に装着されている。

主軸１の軸心、砥石軸４１の軸心及び切断砥石軸４７の軸心は、横送り台２１の移動方向と平行な同一鉛直面上に位置している。

周縁加工砥石３でワークを加工するときは、昇降シリンダ２９で昇降台２８を上昇させ、切断砥石４５をホルダ１２に保持されたワークｗと干渉しない上方位置に待避させる。一方、切断砥石４５でワークｗを切断するときは、昇降シリンダ２９で昇降台２８を下降させ、縦送り台２５で切断砥石４５を加工位置まで下降してワークｗを切断する。このとき周縁加工砥石３は、昇降台２８に対する縦送り台２５の相対的な上昇により、ホルダ１２で保持されたワークと干渉しない上方位置に退避している。

いずれの加工においても、横送り台２１の移動位置と主軸１の回転角とを関連付けて同期制御することにより、所望の平面形状の切断及び周縁加工を行う。

図５に示した面取装置は、切断砥石４５と周縁加工砥石３とを備えており、ホルダ１２に搬入された３Ｄパネルを切断砥石４５で所定形状に切断したあと、切断砥石４５を上方に退避させて周縁加工砥石３で切断したあとの３Ｄパネルｗの周縁を面取加工することが可能である。この場合の周縁加工砥石３は、円筒砥石面６を備えていない砥石を用いることができる。

周縁加工砥石３として円筒砥石面６を備えた砥石を用いれば、ホルダ１２上に前工程で所定形状に切断された３Ｄパネルが搬入されたときに、当該周縁加工砥石で３Ｄパネルの端面の仕上げ研削を含む面取加工を行うことが可能である。

搬入された３Ｄパネルの切断と面取とを行う場合の上記面取装置の動作を次に説明する。ホルダ１２に３Ｄパネルｗが搬入されて固定されたら、昇降台２８を下降して主軸１の回転と横送りモータ２３の回転とをＮＣ装置６０で同期させて３Ｄパネルｗの周縁を所定形状に切断する。

次に切断砥石４５を上方に退避し、３Ｄパネルｗの平面形状に応じて主軸１の回転と横送りモータ２３の回転とをＮＣ装置６０で同期制御すると共に、研削する部分のホルダ１２上における３Ｄパネル周縁の高さの変化に応じて主軸１の回転角と縦送りモータ２６の回転とをＮＣ装置６０で同期制御しながら主軸１を１回転させることにより、３Ｄパネルｗの周縁の上下の面取面ｓ、ｔを同時加工する。

この面取面の研削の際に、対向する球状砥石面４、５の間に設けた円筒砥石面６で３Ｄパネル周縁の端面を仕上研削することができ、切断砥石４５として目の粗い砥石を用いて切断速度を上げるという動作が可能である。

３（３ａ、３ｂ） 砥石
４（４ａ、４ｂ） 球状砥石面
５（５ａ、５ｂ） 球状砥石面
６ 円筒砥石面
７ 周溝
２１ 横送り台
２５ 縦送り台
２８ 昇降台
４１ 砥石軸
４５ 切断砥石
４７ 第２の砥石軸
ａ 砥石の回転中心軸
ｂ 面取幅
ｃ４、ｃ５ 板材と球状砥石面の接点
ｄ 曲線ｅ、ｆの間隔
ｅ、ｆ ｍ、ｎと球状砥石面との交線
ｇ 移動量
ｍ、ｎ ａと平行なｐ、ｑを通る面
ｐ 端面側のエッジ
ｑ 板面側のエッジ
ｓ、ｔ 面取面
ｕ 端面
ｗ 板材（３Ｄパネル）
θ 面取角

Claims (4)

1. 回転中心軸を中心軸とする２個の球状の砥石面を対向配置した、板材の周縁加工砥石。
2. ２個の球状の砥石面の内径端を連接する円筒砥石面を備えている、請求項１記載の周縁加工砥石。
3. 砥石をワークの面直角方向に昇降する縦送り台を備えた板材の面取装置において、当該縦送り台を被加工物である３Ｄパネルの周縁に沿う砥石の移動と関連づけて昇降する制御手段を備えている、板材の面取装置。
4. 前記縦送り台に軸支された砥石軸と、当該送り台に昇降可能に設けた昇降台に軸支された第２の砥石軸とを備え、前記砥石軸の下端に請求項１又は２記載の周縁加工砥石を装着し、前記第２の砥石軸の下端に周面を砥石面とした円筒状の切断砥石を装着した、請求項３記載の面取装置。

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