JP2018058126A - 板状体の加工方法、および板状体の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標軌跡の補正完了までの時間を短縮できる、板状体の加工方法の提供。【解決手段】テーブルに対する回転砥石の目標軌跡に従って前記テーブルと前記回転砥石との相対移動を行い、前記テーブルに保持された板状体の外周縁を前記回転砥石で研削する、板状体の加工方法であって、前記テーブルに保持された板状体の研削前の外周縁の異なる部分を撮像部で撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の前記外周縁の位置を検出し、検出結果に基づき前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、板状体の加工方法。【選択図】図２

Description

本発明は、板状体の加工方法、および板状体の加工装置に関する。

特許文献１に記載のガラス板の端面研削装置は、ベルト搬送手段と、吸着搬送手段と、研削手段と、センサと、位置制御部とを有する。ベルト搬送手段は、ガラス板をＸ軸方向に搬送する。吸着搬送手段は、ベルト搬送手段と共に、ガラス板をＸ軸方向に搬送する。研削手段は、ガラス板の端面を研削加工する砥石を有する。砥石は、モータによってＹ軸方向に移動させられる。センサは、研削手段のＸ軸方向上流側に配置されており、ガラス板の端面の位置を検出する。センサとしては、非接触式センサが好ましく、カメラや超音波センサが用いられる。位置制御部は、センサの検出結果に基づいて、砥石のＹ軸方向位置をフィードフォワード制御する。

特開２００８−２１３０９０号公報

従来から、テーブルに対する回転砥石の目標軌跡に従って、テーブルと回転砥石との相対移動を行い、テーブルに保持された板状体の外周縁を回転砥石で研削することが行われている。

板状体の外周縁の一部が研削され過ぎないように、目標軌跡を徐々に狭めながら、研削結果の確認と目標軌跡の補正が行われていた。

しかしながら、目標軌跡の補正完了までにかかる時間、つまり、板状体の外周縁の複数箇所で研削量が一定になるまでにかかる時間が長かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、目標軌跡の補正完了までの時間を短縮できる、板状体の加工方法の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
テーブルに対する回転砥石の目標軌跡に従って前記テーブルと前記回転砥石との相対移動を行い、前記テーブルに保持された板状体の外周縁を前記回転砥石で研削する、板状体の加工方法であって、
前記テーブルに保持された板状体の研削前の外周縁の異なる部分を撮像部で撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の前記外周縁の位置を検出し、検出結果に基づき前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、板状体の加工方法が提供される。

本発明の一態様によれば、目標軌跡の補正完了までの時間を短縮できる、板状体の加工方法が提供される。

第１実施形態によるガラス板の加工装置を示す側面図である。 第１実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。 第１実施形態によるＸＹ座標系での、ガラス板の研削前の外周縁と、回転砥石の補正前の目標軌跡と、目標軌跡を補正する前のガラス板の研削後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。 図３の撮像範囲ＦＲ１の画像を示す図である。 第１実施形態によるＸＹ座標系での、ガラス板の研削前の外周縁と、回転砥石の補正後の目標軌跡と、目標軌跡を補正した後のガラス板の研削後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。 第２実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。 第３実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。 図１の撮像部により撮像した画像の画像処理の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、加工対象の板状体はガラス板であるが、本発明はこれに限定されない。加工対象の板状体は金属板やセラミックス板などでもよい。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態による加工装置を示す側面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、テーブル１０に対し固定された直交座標軸である。Ｚ軸はテーブル１０の回転軸１１と同一直線上に配されており鉛直とされ、Ｘ軸およびＹ軸は水平とされる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、テーブル１０と共に、Ｙ軸方向に直線運動し、Ｚ軸を中心に回転運動する。また、図１において、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸は、撮像部６０に対し固定された直交座標軸である。ｚ軸は撮像部６０の撮像レンズの中心線と同一直線上に配されており鉛直とされ、ｘ軸およびｙ軸は水平とされる。ｘ軸とｙ軸の交点が撮像部６０によって撮像される画像の中心点である。テーブル１０が搬送装置からガラス板２を受け取る位置にあるとき、ｘ軸はＸ軸に平行とされ、ｙ軸はＹ軸に平行とされる。なお、これらの座標軸は便宜的なものであって、座標軸の取り方は特に限定されない。

加工装置は、テーブル１０と、テーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４を研削する回転砥石２０と、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させる駆動部３０と、駆動部３０を制御する制御部５０とを有する。また、加工装置は、テーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４の画像を撮像する撮像部６０をさらに有する。

テーブル１０は、回転砥石２０と干渉しないように、ガラス板２の外周縁４よりも内側の部分を保持する。テーブル１０のガラス板２を保持する保持面には吸着穴が形成されており、吸着穴は真空ポンプと接続されている。テーブル１０の保持面にガラス板２を載置した状態で、真空ポンプを作動させると、テーブル１０がガラス板２を真空吸着する。

テーブル１０は、例えば、テーブル本体１２と、テーブル本体１２に取付けられる複数の吸着パッド１４とを有する。吸着パッド１４は、ガラス板２を例えば真空吸着する。吸着パッド１４は、テーブル本体１２に対し分離可能に取付けられる。テーブル本体１２に対する吸着パッド１４の取付位置は、ガラス板２の寸法および形状に応じて適宜選択される。

テーブル１０は、例えばＹθテーブルであって、フレームＦｒに対し、Ｘ軸方向に移動不能とされ、Ｙ軸方向に移動自在とされ、Ｚ軸方向に平行な回転軸１１を中心に回転自在とされる。尚、テーブル１０は、ＸＹテーブルであってもよく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動自在とされてもよい。

回転砥石２０は、テーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４を研削する。回転砥石２０は、例えば面取砥石であって、外周面に断面Ｕ字状の研削溝を有してよい。尚、回転砥石２０は、汎用の砥石でもよい。回転砥石２０を回転させる回転駆動部２１としては、電動モータなどが用いられる。回転駆動部２１はフレームＦｒに対し固定されている。

駆動部３０は、制御部５０による制御下で、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させる。駆動部３０は、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させるため、フレームＦｒに対しテーブル１０を移動させる。駆動部３０は、Ｙ軸方向駆動部３１と、θ方向駆動部３２とを有する。

Ｙ軸方向駆動部３１は、フレームＦｒに対しテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向駆動部３１は、例えばフレームＦｒに固定される電動モータと、電動モータの回転運動をテーブル１０の直線運動に変換するボールねじとを含む。

θ方向駆動部３２は、Ｚ軸方向に平行な回転軸１１を中心にテーブル１０を回転させる。θ方向駆動部３２は、例えばテーブル１０に対し固定された回転軸１１を回転自在に支持する軸受と、回転軸１１を回転させる電動モータとを含む。

Ｙ軸方向駆動部３１を作動させると、フレームＦｒに敷設されるＹ軸ガイドに沿ってθ方向駆動部３２が移動し、テーブル１０がＹ軸方向に移動する。また、θ方向駆動部３２を作動させると、回転軸１１を中心にテーブル１０が回転する。

尚、本実施形態の駆動部３０は、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させるため、フレームＦｒに対しテーブル１０を移動させるが、フレームＦｒに対し回転砥石２０を移動させてもよいし、フレームＦｒに対し両者を移動させてもよい。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、メモリなどの記憶媒体５２と、入力インターフェイス５３と、出力インターフェイス５４とを有する。制御部５０は、記憶媒体５２に記憶されたプログラムをＣＰＵ５１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御部５０は、入力インターフェイス５３で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス５４で外部に信号を送信する。

制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の目標軌跡に従って、テーブル１０と回転砥石２０との相対移動を行う。これにより、回転砥石２０がテーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４を研削する。外周縁４の全体が研削されてもよいし、外周縁４の一部のみが研削されてもよい。

回転砥石２０の目標軌跡は、回転砥石２０の外径ＯＤと同じ幅を有する。回転砥石２０の目標軌跡の内周縁ＴＬは、ガラス板２の研削後の外周縁４Ａの目標位置を表す。回転砥石２０の目標軌跡の内周縁ＴＬや回転砥石２０の外径ＯＤなどに関する情報は、記憶媒体５２に記憶されている。

回転砥石２０の目標軌跡の内周縁ＴＬの外側に、内周縁ＴＬと一定の距離（ＯＤ／２）をおいて、内周縁ＴＬに沿って描かれる線上で、回転砥石２０の回転中心が移動するように、制御部５０はテーブル１０と回転砥石２０との相対移動を行う。これにより、回転砥石２０がテーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４を研削する。

撮像部６０は、制御部５０による制御下で、テーブル１０に保持されたガラス板２の外周縁４の画像を撮像する。撮像部６０としては、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが用いられる。撮像された画像は制御部５０に送信され、制御部５０が画像を取得する。

撮像部６０は、フレームＦｒに対し固定されている。フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を調整することで、ガラス板２の外周縁４の撮像範囲が変更可能である。外周縁４の異なる部分を撮像した複数の画像は、目標軌跡の補正に用いられる。

尚、撮像部６０は、本実施形態ではフレームＦｒに対し固定されているが、移動自在とされてもよい。撮像部６０とテーブル１０とが相対的に移動可能であれば、ガラス板２の外周縁４の撮像範囲が変更可能である。

撮像部６０が複数用いられる場合、撮像部６０とテーブル１０とは相対的に移動しなくてもよい。ガラス板２の外周縁４の異なる部分を撮像した複数の画像が取得できれば、目標軌跡の補正が可能である。

次に、図２などを参照して、上記構成の加工装置を用いた加工方法について説明する。加工装置の下記の動作は、制御部５０によって制御される。図２は、第１実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。

図２のステップＳ１０１以降の処理は、テーブル１０が搬送装置からガラス板２を受け取って保持すると、開始される。尚、ガラス板２は、アライメント装置によって位置合わせされた後に、搬送装置によってテーブル１０に載置される。

図２のステップＳ１０１では、制御部５０は、ガラス板２の研削前の外周縁４の異なる部分を撮像部６０で撮像した複数の画像の取得を行う。これらの画像は、フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を、予め設定された位置に調整した上で撮像される。

図２のステップＳ１０２では、制御部５０は、ステップＳ１０１で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削前の外周縁４の位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０２では全ての画像の取得が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が取得される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の取得が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

図２のステップＳ１０３では、制御部５０は、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰ（図４参照）に基づき、目標軌跡の補正量を算出する。

上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理について、図３〜図４を参照して具体的に説明する。図３は、第１実施形態によるＸＹ座標系での、ガラス板の研削前の外周縁と、回転砥石の補正前の目標軌跡と、目標軌跡を補正する前のガラス板の研削後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。図４は、図３の撮像範囲ＦＲ１の画像を示す図である。図３〜図４において、ガラス板２の研削前の外周縁４と、回転砥石２０の目標軌跡の内周縁ＴＬとのギャップのばらつきを誇張して示す。回転砥石２０の目標軌跡の内周縁ＴＬは、上述の如く、ガラス板２の研削後の外周縁４Ａの目標位置を表す。また、図３〜図４において、ガラス板２の大きさに対する撮像範囲の大きさの割合を実際の割合よりも大きく図示してある。

制御部５０は、ステップＳ１０１において、図３に示す８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の画像を取得する。図３では、各画像の中心点が目標軌跡の内周縁ＴＬと一致するように、８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８が設定されている。尚、各画像の中心点は目標軌跡の内周縁ＴＬからずれていてもよい。

ここで、ＸＹ座標系での８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８は、フレームＦｒに対するテーブル１０の撮像時の位置、フレームＦｒに対する撮像部６０の固定位置、撮像部６０の画角などから求められる。これらのデータは、予め記憶媒体５２に記憶されている。

制御部５０は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削前の外周縁４の位置検出を行う。これにより、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰが算出可能になる。ここで、ＸＹ座標系での、研削後の外周縁４Ａの目標位置は、予め記憶媒体５２に記憶されている。

ギャップＧＰは、例えば、各画像の中心点を通る直線であって、各画像での研削前の外周縁４に直交する直線に沿って測定する。尚、その測定方法は、特に限定されない。

通常、予めアライメント装置が位置合わせを行っており、また、各画像の撮像範囲は十分に狭いため、各画像において研削前の外周縁４と目標軌跡の内周縁ＴＬとが略平行な直線であるとみなせる場合が多い。そのため、各画像においてギャップＧＰは略一定である。

一方、複数の画像は研削前の外周縁４の異なる部分を撮像したものであるため、複数の画像間ではギャップＧＰがばらつくことがある。ギャップＧＰのばらつきは、研削量のばらつきに略等しい。

研削量のばらつきを低減すべく、ギャップＧＰのばらつきを低減するためには、目標軌跡を補正すればよい。

制御部５０は、ステップＳ１０３において、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰに基づき、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。ΔＸはＸ軸方向の平行移動量を、ΔＹはＹ軸方向の平行移動量を、Δθは座標が（ΔＸ、ΔＹ）の点を中心とする回転移動量を表す。

制御部５０は、目標軌跡の補正前に比べ、目標軌跡の補正後に、ギャップＧＰのばらつきが小さくなるように、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。ギャップＧＰのばらつきは、例えば分散、標準偏差などで表される。分散は、平均値との偏差の二乗の総和をデータ数で割った値である。標準偏差は、分散の平方根である。

制御部５０は、例えば、ギャップＧＰのばらつきが最小となる、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθの最適解を求める。最適化問題の解法としては、例えば準ニュートン法などの一般的な解法が用いられる。

これら３つの独立変数の最適解を求めるためには、３つ以上のギャップＧＰが必要である。ギャップＧＰは、例えば、図３に示す８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８で算出される。尚、目標軌跡の補正に用いられる画像の枚数は、８枚には限定されない。

通常、各画像の撮像範囲は十分に狭く、各画像において研削前の外周縁４と目標軌跡の内周縁ＴＬとが略平行な直線であるとみなせる場合が多い。この場合、各画像につき１つのギャップＧＰが算出されるため、３枚以上の画像が目標軌跡の補正に用いられる。

但し、１枚の画像で２つのギャップＧＰが算出できる場合がある。そのような場合としては、１枚の画像において研削前の外周縁４や目標軌跡の内周縁ＴＬが例えば折れ線である場合が挙げられる。折れ線は、例えばガラス板２の角部に形成される。この場合、２枚以上の画像が目標軌跡の補正に用いられる。

図２のステップＳ１０４では、制御部５０は、ステップＳ１０３において算出した補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを用いて、目標軌跡の補正を行う。

図５は、第１実施形態によるＸＹ座標系での、ガラス板の研削前の外周縁と、回転砥石の補正後の目標軌跡と、目標軌跡を補正した後のガラス板の研削後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。補正後の目標軌跡は、補正前の目標軌跡を、Ｘ軸方向にΔＸだけ平行移動させると共に、Ｙ軸方向にΔＹだけ平行移動させ、座標が（ΔＸ、ΔＹ）の点を中心にΔθだけ回転移動させることで得られる。目標軌跡の寸法や形状は、補正前と補正後で同じである。

制御部５０は、補正後の目標軌跡を、記憶媒体５２に記憶させる。補正後の目標軌跡は、補正前の目標軌跡と置き換えて記憶されてよい。その代わりに、補正前の目標軌跡と、補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθが記憶されてもよい。

図２のステップＳ１０５では、制御部５０は、補正後の目標軌跡に従って駆動部３０を制御することで、補正後の目標軌跡に基づく研削を行う。これにより、ガラス板２の研削前の外周縁４と、ガラス板２の研削後の外周縁４ＡとのギャップＧＰを一定にすることができ、研削量を一定にすることができる。

その後、制御部５０は、今回の処理を終了する。補正後の目標軌跡は、次のガラス板２の研削にも用いられる。目標軌跡の補正は、加工対象であるガラス板２の型式の変更時などに行われる。加工対象であるガラス板２の型式が同じ間、目標軌跡の補正は定期的に行われてもよい。

尚、Ｘ軸方向の平行移動量ΔＸ、Ｙ軸方向の平行移動量ΔＹ、回転移動量Δθのいずれかが許容範囲外である場合、アライメント装置または搬送装置に異常が生じている可能性があるので、制御部５０はアラームを出力させてもよい。アラームの出力は、画像や音などで行われる。制御部５０は、アラームを出力させると共に、研削を中止させてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、外周縁４の異なる部分を撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の外周縁４の位置を検出し、検出結果に基づき目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。補正量は平行移動量のみならず回転移動量をも含むので、一回の補正でギャップＧＰのばらつきを略ゼロにでき、研削量のばらつきを略ゼロにできる。

また、本実施形態によれば、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰに基づき、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。研削前に目標軌跡の補正を行うので、研削後に目標軌跡の補正を行う場合に比べ、外周縁４の部分的な削り過ぎなどを抑制できる。尚、研削前に目標軌跡の補正を行うことは、目視では困難であったが、本実施形態によれば、研削前に目標軌跡を高精度に補正を行うことができ、且つ目標軌跡の補正完了までの時間を短縮できる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、研削前に目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出するため、その算出には各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰを用いる。研削後の外周縁４Ａの目標位置は、目標軌跡の内周縁ＴＬに一致する。

一方、本実施形態では、研削後に目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出するため、その算出には各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰを用いる。研削後の外周縁４Ａの検出位置は、研削後の外周縁４Ａの目標位置と略一致する。

以下、相違点について主に説明する。尚、本実施形態で用いられる加工装置は、図１に示す加工装置と同様であるので、図示を省略する。また、ＸＹ座標系での、研削前の外周縁４と、補正前の目標軌跡と、目標軌跡を補正する前の研削後の外周縁４Ａと、画像の撮像範囲との位置関係は、図３に示す位置関係と同様であるので、図示を省略する。

図６は、第２実施形態による加工方法を示すフローチャートである。図６のステップＳ２０１以降の処理は、テーブル１０が搬送装置からガラス板２を受け取って保持すると、開始される。尚、ガラス板２は、アライメント装置によって位置合わせされた後に、搬送装置によってテーブル１０に載置される。

図６のステップＳ２０１では、制御部５０は、研削前の外周縁４の異なる部分を撮像部６０で撮像した複数の画像の取得を行う。これらの画像は、フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を、予め設定された位置に調整した上で撮像される。これにより、例えば図３に示す８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の画像を取得する。

図６のステップＳ２０２では、制御部５０は、ステップＳ２０１で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削前の外周縁４の位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０２では全ての画像の取得が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が取得される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の取得が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

図６のステップＳ２０３では、制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の目標軌跡に従って駆動部３０を制御する。これにより、回転砥石２０がガラス板２の外周縁４を研削する。研削後の外周縁４Ａは、図３に示すように、目標軌跡の内周縁ＴＬと略一致する。

図６のステップＳ２０４では、制御部５０は、ステップＳ２０１で取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像の取得を行う。ステップＳ２０４とステップＳ２０１とで、テーブル１０に対する撮像部６０の撮像時の位置は同じである。

図６のステップＳ２０５では、制御部５０は、ステップＳ２０４で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削後の外周縁４Ａの位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０５では全ての画像の取得が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が取得される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の取得が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

図６のステップＳ２０６では、制御部５０は、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰ（図４参照）に基づき、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。

目標軌跡を補正する目的は、研削量のばらつきの低下である。研削量のばらつきは、ギャップＧＰのばらつきで表すことができる。ギャップＧＰのばらつきは、例えば分散、標準偏差などで表される。

目標軌跡の補正では、目標軌跡の平行移動や回転移動を行う。これにより、研削後の外周縁４Ａの平行移動や回転移動を行うことができる。目標軌跡の平行移動量や回転移動量は、研削後の外周縁４Ａの平行移動量や回転移動量と同じである。

そこで、制御部５０は、ギャップＧＰのばらつきが小さくなるように研削後の外周縁４Ａの平行移動や回転移動を行い、その平行移動量や回転移動量を目標軌跡の補正量として用いる。

制御部５０は、研削後の外周縁４Ａの補正前に比べ、研削後の外周縁４Ａの補正後に、ギャップＧＰのばらつきが小さくなるように、研削後の外周縁４Ａの補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。

制御部５０は、例えば、ギャップＧＰのばらつきが最小となる、研削後の外周縁４Ａの補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθの最適解を求める。最適化問題の解法としては、例えば準ニュートン法などの一般的な解法が用いられる。

図６のステップＳ２０７では、制御部５０は、ステップＳ２０３で用いた目標軌跡の補正を行う。補正後の目標軌跡は、補正前の目標軌跡を、Ｘ軸方向にΔＸだけ平行移動させると共に、Ｙ軸方向にΔＹだけ平行移動させ、座標が（ΔＸ、ΔＹ）の点を中心にΔθだけ回転移動させることで得られる。目標軌跡の寸法や形状は、補正の前後で同じである。

制御部５０は、補正後の目標軌跡を、記憶媒体５２に記憶させる。補正後の目標軌跡は、補正前の目標軌跡と置き換えて記憶されてよい。その代わりに、補正前の目標軌跡と、補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθとが記憶されてもよい。

その後、制御部５０は、今回の処理を終了する。補正後の目標軌跡は、次のガラス板２の研削に用いられる。目標軌跡の補正は、加工対象であるガラス板２の型式の変更時などに行われる。加工対象であるガラス板２の型式が同じ間、目標軌跡の補正は定期的に行われてもよい。

尚、本実施形態では、目標軌跡の数が１つであるが、複数でもよく、目標軌跡を徐々に狭めながら研削結果の確認と目標軌跡の補正を行ってもよい。複数の目標軌跡の内周縁は、一定の間隔をおいて描かれる。この場合、ステップＳ２０７では、制御部５０は、ステップＳ２０３で用いた目標軌跡よりも小さい内周縁を有する目標軌跡の補正を行う。その後、制御部５０は、補正後の目標軌跡に従って駆動部３０を制御し、ガラス板２の研削後の外周縁４Ａをさらに研削する。目標軌跡の数が複数の場合、制御部５０は全ての目標軌跡を同時に同じ補正量で補正してよい。

また、Ｘ軸方向の平行移動量ΔＸ、Ｙ軸方向の平行移動量ΔＹ、回転移動量Δθのいずれかが許容範囲外である場合、アライメント装置または搬送装置に異常が生じている可能性があるので、制御部５０はアラームを出力させてもよい。アラームの出力は、画像や音などで行われる。制御部５０は、アラームを出力させると共に、研削を中止させてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、外周縁４の異なる部分を撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の外周縁４の位置を検出し、検出結果に基づき目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。補正量は平行移動量のみならず回転移動量をも含むので、一回の補正でギャップＧＰのばらつきを略ゼロにでき、研削量のばらつきを略ゼロにできる。

また、本実施形態によれば、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰに基づき、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。実際の研削量に基づいて目標軌跡の補正を行うので、補正の精度を向上できる。尚、従来は研削結果の確認を目視で行うため、目標軌跡の補正結果は作業者の技量による部分が大きかったが、本実施形態によれば目標軌跡を高精度に補正を行うことができる。

［第３実施形態］
上記第１実施形態では、研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰに基づき、目標軌跡の補正量ΔＸ、ΔＹ、Δθを算出する。研削前に目標軌跡の補正を行うので、研削後に目標軌跡の補正を行う場合に比べ、外周縁４の部分的な削り過ぎなどを抑制できる。

ところで、ＸＹ座標系での研削前の外周縁４の検出位置は、フレームＦｒに対するテーブル１０の撮像時の位置、フレームＦｒに対する撮像部６０の固定位置、撮像部６０の画角などから求められる。これらのデータの誤差のため、研削後の外周縁４Ａが目標軌跡の内周縁ＴＬから僅かにずれることがある。

そこで、本実施形態では、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰ１に基づき、目標軌跡の一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１を算出した後、一次補正後の目標軌跡に従って研削を行う。その後、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰ２に基づき、一次補正後の目標軌跡の二次補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２を算出する。

以下、相違点について主に説明する。尚、本実施形態で用いられる加工装置は、図１に示す加工装置と同様であるので、図示を省略する。また、ＸＹ座標系での、研削前の外周縁４と、補正前の目標軌跡と、目標軌跡を補正する前の研削後の外周縁４Ａと、画像の撮像範囲との位置関係は、図３に示す位置関係と同様であるので、図示を省略する。

図７は、第３実施形態による加工方法を示すフローチャートである。図７のステップＳ３０１以降の処理は、テーブル１０が搬送装置からガラス板２を受け取って保持すると、開始される。尚、ガラス板２は、アライメント装置によって位置合わせされた後に、搬送装置によってテーブル１０に載置される。

図７のステップＳ３０１では、制御部５０は、研削前の外周縁４の異なる部分を撮像部６０で撮像した複数の画像の取得を行う。これらの画像は、フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を、予め設定された位置に調整した上で撮像される。これにより、例えば図３に示す８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の画像を取得する。

図７のステップＳ３０２では、制御部５０は、ステップＳ３０１で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削前の外周縁４の位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０２では全ての画像の取得が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が取得される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の取得が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

図７のステップＳ３０３では、制御部５０は、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの目標位置とのギャップＧＰ１に基づき、目標軌跡の一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１を算出する。ΔＸ１はＸ軸方向の平行移動量を、ΔＹ１はＹ軸方向の平行移動量を、Δθ１は座標が（ΔＸ１、ΔＹ１）の点を中心とする回転移動量を表す。

制御部５０は、目標軌跡の一次補正前に比べ、目標軌跡の一次補正後に、ギャップＧＰ１のばらつきが小さくなるように、目標軌跡の一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１を算出する。ギャップＧＰ１のばらつきは、例えば分散、標準偏差などで表される。

制御部５０は、例えば、ギャップＧＰ１のばらつきが最小となる、目標軌跡の一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１の最適解を求める。最適化問題の解法としては、例えば準ニュートン法などの一般的な解法が用いられる。

図７のステップＳ３０４では、制御部５０は、ステップＳ３０３において算出した一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１を用いて、目標軌跡の一次補正を行う。一次補正後の目標軌跡は、一次補正前の目標軌跡を、Ｘ軸方向にΔＸ１だけ平行移動させると共に、Ｙ軸方向にΔＹ１だけ平行移動させ、座標が（ΔＸ１、ΔＹ１）の点を中心にΔθ１だけ回転移動させることで得られる。目標軌跡の寸法や形状は、一次補正の前後で同じである。

制御部５０は、一次補正後の目標軌跡を、記憶媒体５２に記憶させる。一次補正後の目標軌跡は、一次補正前の目標軌跡と置き換えて記憶されてよい。その代わりに、一次補正前の目標軌跡と、一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１とが記憶されてもよい。

図７のステップＳ３０５では、制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の一次補正後の目標軌跡に従って駆動部３０を制御する。これにより、回転砥石２０がガラス板２の外周縁４を研削する。研削後の外周縁４Ａは、目標軌跡の内周縁ＴＬと略一致するが、僅かにずれることがある。

図７のステップＳ３０６では、制御部５０は、ステップＳ３０１で取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像の取得を行う。ステップＳ３０６とステップＳ３０１とで、テーブル１０に対する撮像部６０の撮像時の位置は同じである。

図７のステップＳ３０７では、制御部５０は、ステップＳ３０６で取得した各画像を画像処理し、各画像での研削後の外周縁４Ａの位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０７では全ての画像の取得が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が取得される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の取得が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

図７のステップＳ３０８では、制御部５０は、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰ２に基づき、一次補正後の目標軌跡の二次補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２を算出する。ΔＸ２はＸ軸方向の平行移動量を、ΔＹ２はＹ軸方向の平行移動量を、Δθ２は座標が（ΔＸ２、ΔＹ２）の点を中心とする回転移動量を表す。

目標軌跡を二次補正する目的は、研削量のばらつきの低下である。研削量のばらつきは、ギャップＧＰ２のばらつきで表すことができる。ギャップＧＰ２のばらつきは、例えば分散、標準偏差などで表される。

目標軌跡の二次補正では、目標軌跡の平行移動や回転移動を行う。これにより、研削後の外周縁４Ａの平行移動や回転移動を行うことができる。目標軌跡の平行移動量や回転移動量は、研削後の外周縁４Ａの平行移動量や回転移動量と同じである。

そこで、制御部５０は、ギャップＧＰ２のばらつきが小さくなるように研削後の外周縁４Ａの平行移動や回転移動を行い、その平行移動量や回転移動量を目標軌跡の二次補正量として用いる。

制御部５０は、研削後の外周縁４Ａの補正前に比べ、研削後の外周縁４Ａの補正後に、ギャップＧＰ２のばらつきが小さくなるように、研削後の外周縁４Ａの補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２を算出する。

制御部５０は、例えば、ギャップＧＰ２のばらつきが最小となる、研削後の外周縁４Ａの補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２の最適解を求める。最適化問題の解法としては、例えば準ニュートン法などの一般的な解法が用いられる。

図７のステップＳ３０９では、制御部５０は、ステップＳ３０５で用いた一次補正後の目標軌跡の二次補正を行う。二次補正後の目標軌跡は、二次補正前であって一次補正後の目標軌跡を、Ｘ軸方向にΔＸ２だけ平行移動させると共に、Ｙ軸方向にΔＹ２だけ平行移動させ、座標が（ΔＸ２、ΔＹ２）の点を中心にΔθ２だけ回転移動させることで得られる。目標軌跡の寸法や形状は、二次補正の前後で同じである。

尚、二次補正後の目標軌跡は、一次補正前の目標軌跡を、Ｘ軸方向にΔＸ１＋ΔＸ２だけ平行移動させると共に、Ｙ軸方向にΔＹ１＋ΔＹ２だけ平行移動させ、座標が（ΔＸ１＋ΔＸ２、ΔＹ１＋ΔＹ２）の点を中心にΔθ１＋Δθ２だけ回転移動させることでも得られる。

制御部５０は、二次補正後の目標軌跡を、記憶媒体５２に記憶させる。二次補正後の目標軌跡は、二次補正前で一次補正後の目標軌跡と置き換えて記憶されてよい。その代わりに、一次補正前の目標軌跡と、一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１と、二次補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２とが記憶されてもよい。

その後、制御部５０は、今回の処理を終了する。二次補正後の目標軌跡は、次のガラス板２の研削に用いられる。目標軌跡の補正は、加工対象であるガラス板２の型式の変更時などに行われる。加工対象であるガラス板２の型式が同じ間、目標軌跡の補正は定期的に行われてもよい。

尚、本実施形態では、目標軌跡の数が１つであるが、複数でもよく、目標軌跡を徐々に狭めながら研削結果の確認と目標軌跡の補正を行ってもよい。複数の目標軌跡の内周縁は、一定の間隔をおいて描かれる。この場合、ステップＳ３０９では、制御部５０は、ステップＳ３０５で用いた目標軌跡よりも小さい内周縁を有する目標軌跡の補正を行う。その後、制御部５０は、補正後の目標軌跡に従って駆動部３０を制御し、ガラス板２の研削後の外周縁４Ａをさらに研削する。目標軌跡の数が複数の場合、制御部５０は全ての目標軌跡を同時に同じ補正量で補正してよい。

また、Ｘ軸方向の平行移動量ΔＸ、Ｙ軸方向の平行移動量ΔＹ、回転移動量Δθのいずれかが許容範囲外である場合、アライメント装置または搬送装置に異常が生じている可能性があるので、制御部５０はアラームを出力させてもよい。アラームの出力は、画像や音などで行われる。制御部５０は、アラームを出力させると共に、研削を中止させてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、外周縁４の異なる部分を撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の外周縁４の位置を検出し、検出結果に基づき目標軌跡の一次補正量ΔＸ１、ΔＹ１、Δθ１を算出する。補正量は平行移動量のみならず回転移動量をも含むので、一回の補正でギャップＧＰ１のばらつきを略ゼロにでき、研削量のばらつきを略ゼロにできる。研削前に目標軌跡の一次補正を行うので、研削後に目標軌跡の一次補正を行う場合に比べ、外周縁４の部分的な削り過ぎなどを抑制できる。尚、研削前に目標軌跡の一次補正を行うことは、目視では困難であった。

ところで、ＸＹ座標系での研削前の外周縁４の検出位置は、フレームＦｒに対するテーブル１０の撮像時の位置、フレームＦｒに対する撮像部６０の固定位置、撮像部６０の画角などから求められる。これらのデータの誤差のため、研削後の外周縁４Ａが目標軌跡の内周縁ＴＬから僅かにずれることがある。

そこで、本実施形態によれば、上記第２実施形態と同様に、各撮像範囲での研削前の外周縁４の検出位置と研削後の外周縁４Ａの検出位置とのギャップＧＰ２に基づき、目標軌跡の二次補正量ΔＸ２、ΔＹ２、Δθ２を算出する。実際の研削量に基づいて目標軌跡の二次補正を行うので、補正の精度を向上できる。

以上、加工方法の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

図８は、図１の撮像部により撮像した画像の画像処理の一例を示す図である。図８において、矢印方向は、画像の輝度の変化を調べる方向を表す。制御部５０は、矢印方向に沿って、画像の輝度の変化を調べる。

画像の輝度は、ガラス板２が存在しない部分では一様に低く、ガラス板２が存在する部分では表面形状に応じて変化する。表面形状が平坦である部分では輝度が低く、表面形状が急激に変化する部分、例えば外周縁部や欠陥部などでは輝度が高い。外周縁部には、通常、切断や研削などによって傷がつきやすく、欠陥部が生じやすい。

画像の互いに対向する二辺の一方から他方に向けて輝度の変化を調べた場合に、輝度が急激に増加する点がガラス板２の外周縁として検出される。ガラス板２の外周縁は、輝度の絶対値や輝度の変化率などに基づいて検出される。輝度が急激に増加する点は、特定の方向に輝度の変化を調べることで検出される。

図８（ａ）は、画像の上辺から画像の下辺に向けて縦方向（以下、「第１方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ１とその近似直線ＡＳＬ１を示す。図８（ａ）の一部では、ガラス板２の内部だけで輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の欠陥部で輝度が急激に増加している。また、輝度が急激に変化する点Ｐ１と、近似直線ＡＳＬ１との誤差が大きい。

図８（ｂ）は、画像の左辺から画像の右辺に向けて横方向（以下、「第２方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ２とその近似直線ＡＳＬ２を示す。図８（ｂ）では、ガラス板２の内部から外部に向けて輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の外周縁よりも少し内側の位置で輝度が急激に増加している。また、ガラス板２の欠陥部で輝度が急激に増加している。その結果、輝度が急激に増加する点Ｐ２と、近似直線ＡＳＬ２との誤差が大きい。

図８（ｃ）は、画像の右辺から画像の左辺に向けて横方向（以下、「第３方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ３とその近似直線ＡＳＬ３を示す。図８（ｃ）ではガラス板２の外部から内部に向けて輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の外周縁の位置で輝度が急激に増加している。また、輝度が急激に増加する点Ｐ３と、近似直線ＡＳＬ３との誤差が小さい。

尚、画像の下辺から画像の上辺に向けて縦方向（以下、「第４方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べる場合、画像の一部では図８（ｂ）と同様にガラス板２の内部から外部に向けて輝度の変化を調べることになり、画像の他の一部では図８（ａ）と同様にガラス板２の内部だけで輝度の変化を調べることになる。そのため、ガラス板２の外周縁の検出精度が低い。

図８（ａ）〜図８（ｃ）から明らかなように、図８（ｃ）に示すように第３方向に輝度の変化を調べることで、ガラス板２の外周縁の検出精度を向上できる。輝度の変化を調べる方向は、予め設定されていてよい。

ところで、テーブル１０に保持されたガラス板２の撮像範囲を変更するため、テーブル１０と撮像部６０との相対位置を変更する場合、図３に示すように撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８ごとにｘｙ座標系でのガラス板２の向きが変わる。そのため、撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８ごとに、輝度の変化を調べる方向を、第１方向〜第３方向の中から選択する必要がある。

そこで、制御部５０は、各画像において、第１方向の輝度の変化、第２方向の輝度の変化、第３方向の輝度の変化をそれぞれ調べ、第１方向〜第３方向の中で、輝度が急激に増加する点と近似直線との誤差が最も小さい方向を調べる。例えば、近似方法が最小二乗法の場合、第１方向〜第３方向の中で、残差の二乗和が最も小さい方向を調べる。制御部５０は、上記誤差が最も小さい方向を、ガラス板の外周縁の検出に用いる方向として選択する。

２ ガラス板
４ 研削前の外周縁
４Ａ 研削後の外周縁
１０ テーブル
２０ 回転砥石
３０ 駆動部
５０ 制御部
６０ 撮像部
ＴＬ 目標軌跡の内周縁

Claims (8)

1. テーブルに対する回転砥石の目標軌跡に従って前記テーブルと前記回転砥石との相対移動を行い、前記テーブルに保持された板状体の外周縁を前記回転砥石で研削する、板状体の加工方法であって、
   前記テーブルに保持された板状体の研削前の外周縁の異なる部分を撮像部で撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の前記外周縁の位置を検出し、検出結果に基づき前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、板状体の加工方法。
2. 各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の目標位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、請求項１に記載の板状体の加工方法。
3. 前記目標軌跡に従って前記外周縁の研削を行った後、研削前に取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像を取得し、各画像での研削後の前記外周縁の位置を検出し、
   各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の検出位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、請求項１または２に記載の板状体の加工方法。
4. 各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の目標位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の一次補正量である平行移動量および回転移動量を算出し、
   一次補正後の前記目標軌跡に従って前記外周縁の研削を行った後、研削前に取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像を取得し、各画像での研削後の前記外周縁の位置を検出し、
   各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の検出位置とのギャップに基づき、一次補正後の前記目標軌跡の二次補正量である平行移動量および回転移動量をさらに算出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の板状体の加工方法。
5. 板状体を保持するテーブルと、
   前記テーブルに保持された板状体の外周縁を研削する回転砥石と、
   前記テーブルと前記回転砥石とを相対的に移動させる駆動部と、
   前記テーブルに対する前記回転砥石の目標軌跡に従って前記駆動部を制御する制御部と、
   前記テーブルに保持された板状体の外周縁の画像を撮像する撮像部とを有し、
   前記制御部は、前記テーブルに保持された板状体の研削前の外周縁の異なる部分を撮像した複数の画像を取得し、各画像での研削前の前記外周縁の位置を検出し、検出結果に基づき前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、板状体の加工装置。
6. 前記制御部は、各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の目標位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、請求項５に記載の板状体の加工装置。
7. 前記制御部は、
   前記目標軌跡に従って前記外周縁の研削を行った後、研削前に取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像を取得し、各画像での研削後の前記外周縁の位置を検出し、
   各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の検出位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の補正量である平行移動量および回転移動量を算出する、請求項５または６に記載の板状体の加工装置。
8. 前記制御部は、
   各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の目標位置とのギャップに基づき、前記目標軌跡の一次補正量である平行移動量および回転移動量を算出し、
   一次補正後の前記目標軌跡に従って前記外周縁の研削を行った後、研削前に取得した複数の画像と撮像範囲が同じ複数の画像を取得し、各画像での研削後の前記外周縁の位置を検出し、
   各撮像範囲での研削前の前記外周縁の検出位置と研削後の前記外周縁の検出位置とのギャップに基づき、一次補正後の前記目標軌跡の二次補正量である平行移動量および回転移動量をさらに算出する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の板状体の加工装置。