JP4328585B2 - 切線加工工具の劣化状態検知方法および切線加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板ガラスにカッタホイール等の切線加工工具を押圧して前記板ガラスに切線を加工する切線加工装置における前記工具の劣化状態検知方法および切線加工装置に関するものである。

従来から板ガラスの切断加工では、まず、カッタホイール等の切線加工工具により板ガラスに切線を形成することによりメディアンクラックと呼ばれる板ガラスの厚み方向に延びる亀裂を形成し、この切線加工の後、切線に沿って板ガラスを折ることにより所望の形状に切断することが一般に行われる。

このような板ガラスの切断加工では、切線加工の善し悪しがガラスの切断形状や切断面の品質に大きな影響を与えるため、磨耗等の劣化の程度に応じて適当な時期にカッタホイールを交換することが必要となる。しかし、カッタホイールの劣化状態を正確に判定することは困難であり、従来は、実際の劣化状態に拘わらず、形成した切線の総長さが所定値に達するとカッタホイールを交換するようにしていた。そのため、実際には使用可能なカッタホイールが交換されたり、逆に、交換時期に達していないカッタホイールであっても実際には劣化がかなり進行していて加工精度に影響を与えてしまうことがあった。

そこで、近年では、切線加工中の振動音がカッタホイールの劣化状態に応じて変化することを利用し、切線加工中の振動音の検出値とその基準値とを比較してカッタホールの劣化状態を検知することにより、適切な時期にカッタホイールを交換し得るようにした板ガラスの切断方法（装置）が提案されている（特許文献１）。
特開平８−２２５３３２号公報

ところが、切線加工中の振動音を検出してカッタホイールの劣化状態を判定する上記文献１の方法（装置）では、駆動系の振動音等、加工に伴う種々のノイズも同時に検出されることとなるため、カッタホイールの劣化状態を正確に判定することは困難である。つまり、判定の信頼性に欠けるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、カッタホイールの劣化状態をより正確に検知することができる切線加工工具の劣化状態検知方法および切線加工装置を提供することを目的としている。

上記の事情のもと、出願人は、摩耗が進行するなどして切線加工工具が劣化してくると、切線に沿って板ガラスの表面に沿って広がる所謂ラテラルクラックと呼ばれる亀裂が発生し易くなることに着目した。そして、このラテラルクラックは切線加工中のみならず、切線加工後（切線加工工具が板ガラスから離れた後）も時間差をもって進行する点に特に着目し、次のような方法を発明した。すなわち、本発明は、板ガラスの表面に切線加工工具を押圧した状態で該工具と板ガラスとを相対的に移動させることにより板ガラス表面に切線を形成する切線加工装置における前記工具の劣化状態検知方法であって、前記切線加工後の期間に前記板ガラスの振動状態を検出し、この振動状態のピーク値又は振幅がその基準値を設定回数だけ超えた場合に前記切線加工工具が劣化したと判断するようにしたものである。

つまり、板ガラスの振動状態を調べればラテラルクラックの発生状況を検知することが可能であり、このラテラルクラックは上記のように切線加工工具の劣化状態と因果関係があるため、板ガラスの振動状態からラテラルクラックの発生状況を調べることにより切線加工工具の劣化状態を間接的に検知することが可能となる。この方法では、切線加工後の板ガラスの振動状態に基づいて切線加工工具の劣化状態を調べるため、駆動系の振動等によるノイズの影響を受けることなく前記工具の劣化状態を検知することが可能となる。

なお、板ガラスにラテラルクラックが発生すると、これに伴い板ガラスからはＡＥ波（Acoustic Emission）が発生することとなる。そのため、前記振動状態として板ガラスのＡＥ波を検出するようにすれば、より正確なラテラルクラックの発生状況を検知することが可能となり、切線加工工具の劣化状態を調べる上で有利になる。

また、切線加工直後は駆動系の振動等の余韻が残っているためラテラルクラックによる板ガラスの振動状態だけを検出することが難しい。そのため、上記の方法においては、切線加工後の期間のうち直後の一定期間を除く特定期間における前記板ガラスの振動状態に基づいて前記劣化状態を検知するようにするのが好ましい。

一方、本発明の切線加工装置は、板ガラスの表面に切線加工工具を押圧した状態で該工具と板ガラスとを相対的に移動させることにより板ガラス表面に切線を形成する切線加工装置において、前記板ガラスの振動状態を検出可能な振動状態検出手段と、この振動状態検出により検出される板ガラスの振動状態に基づいて前記切線加工工具の劣化状態を検知する劣化状態検知手段と、前記切線加工工具が板ガラスから離れることにより切線加工が終了したことを検知する終了検知手段とを備え、前記劣化状態検知手段は、終了検知手段により切線加工の終了が検知された後の期間に振動状態検出手段により検出される前記板ガラスの振動状態のピーク値又は振幅がその基準値を設定回数だけ超えた場合に前記切線加工工具が劣化したと判断するように構成されているものである。

この装置によると、切線加工工具の劣化状態が自動的に調べられる。すなわち、終了検知手段により切線加工が終了したことが検知されると、劣化状態検知手段により、振動状態検出手段によって検出される板ガラスの振動状態に基づいて切線加工工具の劣化状態が調べられることとなる。

なお、上述した通り、板ガラスにラテラルクラックが発生すると、これに伴い板ガラスからはＡＥ波が発生するので、前記振動状態検出手段としてはＡＥセンサが備えられているのが好ましい。この装置構成によると、板ガラスから発せられるＡＥ波がＡＥセンサにより検出され、このＡＥセンサからの出力に基づいて前記劣化状態検知手段において切線加工工具の劣化状態が調べられることとなる。

また、前記振動状態検出手段は、切線加工時に前記板ガラスを支持するテーブルに搭載される。これにより板ガラスの振動状態がテーブルを介して間接的に検出されることとなる。

本発明は、板ガラスにカッタホイール等の切線加工工具を押し付けて板ガラス表面に切線を形成する切線加工装置における前記工具の劣化状態の検知に関し、上記のように切線加工後の板ガラスの振動状態を調べ、この振動状態に基づいて切線加工工具の劣化状態を検知するようにしたので、駆動系の振動等によるノイズの影響を殆ど受けることなく切線加工工具の劣化状態を検知することができる。従って、切削加工工具の劣化状態をより正確に検知することができるようになるという効果がある。

本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１および図２は本発明にかかる切線加工装置を概略的に示しており、図１は同装置を側面図で、また図２は同装置を正面図でそれぞれ示している。

これらの図において切線加工装置は、切線を形成するカッタホイール２０を下端に備えた加工用ヘッド１０と、この加工用ヘッド１０の下側に配置され、ワークである板ガラスＧを支持するテーブル１１とを有している。

前記加工用ヘッド１０は、テーブル１１の上方に設けられる高架のフレーム（図示省略）に対して水平一方向（図１では左右方向）に移動可能に支持されており、モータを駆動源とする駆動機構（図示せず）により駆動されるようになっている。

この加工用ヘッド１０には、加圧機構１２と、当該機構に連結されて上下方向に移動するシャフト１４とが設けられており、このシャフト１４の下端部にホルダー１８を介して前記カッタホイール２０（切線加工工具）が装着されている。

加圧機構１２は、前記シャフト１４を上下方向に進退駆動するエアシリンダと、シャフト１４を下向きに付勢するコイルバネを備えており、前記エアシリンダの作動によりシャフト１４を上下方向に進退駆動することによりカッタホイール２０を板ガラスＧに対して接離させるように構成されている。

そして、シャフト１４の前進駆動時にはコイルバネの弾発力によりカッタホイール２０を板ガラスＧに対して押圧し、この押圧により板ガラスＧに切線を形成するように構成されている。詳しく説明すると、この切線加工装置では、シャフト１４を前進駆動した状態で前記加工用ヘッド１０の移動に伴いカッタホイール２０を板ガラスＧの面外（側方）から面内に移動させるようになっており、シャフト１４の前進駆動状態では、カッタホイール２０の下端が切線の切り込み深さ分だけ板ガラス表面よりも下方に位置するように構成されている。従って、カッタホイール２０が板ガラスＧの面外（側方）から面内へと移動すると、シャフト１４がコイルバネの弾発力に抗して押し上げられることによりカッタホイール２０が所定圧力で板ガラスＧに押圧され、この状態でカッタホイール２０が板ガラスＧ上を移動する結果、板ガラスＧ上に切線が形成されるようになっている。

なお、前記加圧機構１２には変位センサ１３（終了検知手段）が組込まれており、シャフト１４の前進駆動状態を基準位置としてその位置からの変位量、つまりコイルバネの弾発力に抗して前記シャフト１４が押し上げられたときのその変位量を検出し、その変位量に応じた電圧レベルの信号を後記制御装置３０に出力するようになっている。

前記カッタホイール２０は、外周面が尖った円板型の工具で支持軸を介して前記ホルダー１８に水平軸回りに回転自在に支持されている。ホルダー１８は、ベアリング１６を介して前記シャフト１４に鉛直軸回りに回転自在に支持されている。ホルダー１８の回転軸中心と前記カッタホイール２０の回転軸中心とは加工用ヘッド１０の移動方向に僅かにオフセットされており、これにより切線加工時には、加工用ヘッド１０の移動に追従してカッタホイール２０がその方向に指向し得るように構成されている。

一方、上記テーブル１１は図外の基台上に支持されている。テーブル１１は、前記加工用ヘッド１０の移動方向と直交する方向（水平面上で直交する方向）に移動可能に支持されており、モータを駆動源とする駆動機構（図示せず）により駆動されるようになっている。この構成により、例えば、テーブル１１を移動させて板ガラスＧを一定のピッチで送ることにより板ガラスＧに複数本の平行な切線を形成することができ、また、加工用ヘッド１０とテーブル１１を同時に駆動することにより板ガラスＧに対して斜め方向、あるいは曲線的な切線を形成することができるようになっている。

テーブル１１の上面にはガラスＧの載置部が設けられている。この載置部には例えば一乃至複数の吸引口が設けられており、この吸引口を介して板ガラスＧが吸引されることにより前記載置部上に板ガラスＧが吸着された状態で保持されるように構成されている。

また、テーブル１１にはＡＥ（Acoustic Emission）センサ２２が設けられている。このＡＥセンサ２２は、板ガラスＧにクラックが生じた時に発生する弾性波（ＡＥ波）を検出するもので、ＡＥ波の大きさに応じた電圧レベルの信号を制御装置３０に出力するものである。

ＡＥセンサ２２は、図１および図２に示すようにテーブル１１の裏側（すなわち、板ガラスＧの載置部とは反対側）に取付けられており、テーブル１１を介して板ガラスＧの前記ＡＥ波を検出するようになっている。

なお、上記切線加工装置には、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置３０が設けられている。

この制御装置３０は、切線加工装置を統括的に制御する主制御部３２と、前記カッタホイール２０の劣化（摩耗）状態を検出するカッタ劣化状態検知部３４とを機能的に含んでいる。

カッタ劣化状態検知部３４は、前記ＡＥセンサ２２により検出されるＡＥ波に基づいてカッタホイール２０の劣化状態を検知するもので、カッタホイール２０が一定の劣化レベルを超えている場合には主制御部３２に検知信号を出力するように構成されている。

具体的には、切線加工後のＡＥ波が予め設定されている閾値（基準値）を設定回数（例えば３回）だけ超えたときに検知信号を出力するように構成されている。

例えば、図３は、新品のカッタホイール２０を使って切線加工を行った場合のＡＥ波（上段のグラフ）の変化と、カッタホイール２０の変位量（前記変位センサ１３の出力値；下段のグラフ）とを対比して時刻歴で示したグラフであるが、前記閾値として例えばこの図の破線に示すように切線加工中（下段のグラフの変位量が大きい箇所）に発生するＡＥ波のレベルよりもやや低いレベルの値が設定されており、前記カッタ劣化状態検知部３４は、切線加工終了後、すなわち変位センサ１３による検出値が「０」となった後の一定期間のＡＥ波（ピーク値）が前記閾値を何回超えたかをカウントし、このカウント値が設定値を超えた場合に、カッタホイール２０が一定レベル以上劣化していると判断して前記検知信号を出力するように構成されている。

つまり、摩耗（劣化）が進行したカッタホイール２０を使って切線加工を行うと、板ガラスＧの表面に沿って広がる所謂ラテラルクラックと呼ばれる亀裂が発生し易くなり、このラテラルクラックが切線加工後も時間差をもって継続的に発生する。そのため、ピーク値の大きいＡＥ波が切線加工後も継続的に板ガラスＧから発せられることとなる。従って、上記のように閾値を設定し、切線加工後、前記閾値を超えるＡＥ波（ピーク値）の数をカウントすることにより、逆に、ラテラルクラックの発生状況を介してカッタホイール２０の劣化状態を間接的に検知することができることとなる。

なお、当実施形態では、切線加工後の期間のうち直後の一定期間（例えば０.５ｓ；図３中の時点ｔ１〜ｔ２）を除く特定期間（図３中の判定期間）における板ガラスＧのＡＥ波に基づいてカッタホイール２０の前記劣化状態を検知するようにカッタ劣化状態検知部３４が構成されている。つまり、切線加工直後は、加工振動やカッタホイール２０が板ガラスＧから離れる際の振動が残存していることが考えられるため、上記のように切線加工直後の一定期間を除いてカッタホイール２０の劣化状態を調べることにより、信頼性を高め得るように構成されている。

また、前記制御装置３０には、切線加工装置の制御状態を表示するためのモニター３６が接続されており、カッタ劣化状態検知部３４から前記検知信号が出力されると、カッタホイール２０の交換時期をオペレータに報知すべく主制御部３２は、前記モニター３６に対して制御信号を出力するように構成されている。

次に、前記制御装置３０の制御に基づく切線加工動作についてその作用と共に説明する。

まず、板ガラスＧがテーブル１１上に搬入され、前記載置部に位置決めされた状態でセットされた後、図外の操作パネル上のスイッチがオペレータにより操作されることにより切線加工が開始される。

切線加工が開始されると、板ガラス面外の初期位置にある加工用ヘッド１０が加工開始位置にセットされる。この際、必要に応じてテーブル１１が移動する。そして、前記加圧機構１２の作動によりシャフト１４が前進位置にセットされた後、加工用ヘッド１０の移動が開始され、これによりカッタホイール２０が板ガラスＧの面外（側方）から面内へと一定速度で移動する。このようにしてカッタホイール２０が板ガラスＧの面内へと移動すると、上述したようにシャフト１４がコイルバネの弾発力に抗して押し上げられることによってカッタホイール２０が所定圧力で板ガラスＧに押圧され、この状態でカッタホイール２０が板ガラス上を移動する結果、板ガラスＧ上に切線が形成されることとなる。

そして、カッタホイール２０が板ガラスＧの末端部分に到達してその面内から面外に移動すると、前記加圧機構１２の作動によりシャフト１４が後退位置にリセットされ、その後、加工用ヘッド１０が初期位置に戻され、これにより当該板ガラスＧに対する切線加工が終了する。

切線加工が終了すると、つまりカッタホイール２０が板ガラスＧの面内から面外へと移動して前記変位センサ１３による検出値が「０」となると、その一定期間経過後の時点から前記ＡＥセンサ２２により検出されるＡＥ波のうち前記閾値を超えるもの数がカウントされる。そして、この値が設定値（例えば３回）を超えると、カッタホイール２０の交換時期を示すメッセージがモニター３６に表示される。例えば、図４は、磨耗が進行したカッタホイール２０を使って切線加工を行った場合のＡＥ波（上段のグラフ）の変化と、カッタホイール２０の変位量（下段のグラフ）とを対比して時刻歴で示したグラフであるが、このように切線加工後（ｔ２時点以降）のＡＥ波のうち前記閾値を超える回数が設定値を超える場合には、カッタホイール２０の交換時期を示すメッセージがモニター３６に表示されることとなる。

これに対して、例えば図３に示したように、切線加工後、前記閾値を超えるＡＥ波の数が設定値に満たない場合には、例えばモニター３６に作業が良好に終了した旨の表示されて一連の切線加工動作が終了することとなる。

以上説明したように、上記の切線加工装置では、カッタホイール２０の磨耗（劣化）に起因して切線加工後もラテラルクラックが時間差をもって発生する点を利用し、上述のように、切線加工後に板ガラスＧから発生するＡＥ波を検出してカッタホイール２０の劣化状態を検知するようにしているので、カッタホイールの劣化状態に関するパラメータ（すなわちＡＥ波）の検出に際して駆動系の振動等によるノイズの影響を受けることがなく、そのためカッタホイール２０の劣化状態をより正確に検知することができる。

従って、従来のこの種の装置、すなわち、カッタホイールの劣化状態に関するパラメータとして切線加工中の振動音を検出し、この振動音に基づいてカッタホイールの劣化状態を検知する装置と比較すると、より正確にカッタホイール２０の劣化状態を検知することが可能となり、カッタホイール２０をその劣化状態に応じたより適切な時期に交換することができるようになる。

特に、上記切線加工装置では、切線加工後直後の一定期間（時点ｔ１〜ｔ２）を除く特定期間の板ガラスＧのＡＥ波に基づいて劣化状態を検知することにより、加工振動やカッタホイール２０が板ガラスＧから離れる際の振動による影響を排除するようにしているので、ラテラルクラックによるＡＥ波だけを精度よく検出してカッタホイール２０の劣化状態を正確に検知することができる。従って、当該検知の信頼性が非常に高いものになる。

なお、以上説明した切線加工装置（切線加工工具の劣化状態検知方法）は、本発明を実施するための最良の形態の一つであって、その具体的な構成（方法）は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態の切線加工装置（切線加工工具の劣化状態検知方法）では、板ガラスＧの振動状態としてＡＥ波を検出しているが、例えばラテラルクラックの発生に伴う板ガラスＧの振動そのものを変位センサ等で検出するようにしてもよい。また、振動音を検出するようにしてもよい。要は、カッタホイールの劣化状態に関するパラメータとしてラテラルクラックの発生に伴う板ガラスＧの振動状態を何らかのかたちで検出し、その検出値に基づいてカッタホイールの劣化状態を検知するようにすればよい。

また、上記実施形態では、カッタホイール２０の劣化状態を判断する際に、閾値を超えるＡＥ波の数と設定値（例えば３回）とを比較しているが、ＡＥ波（ピーク値）の平均値、あるいはＡＥ波の振幅の平均値等を所定の設定値（基準値）と比較してカッタホイール２０の劣化状態を検知するようにしてもよい。なお、上記のように板ガラスＧの変位（振動そのもの）や振動音を検出する場合には、例えば、その最大値、最小値、あるいは平均値等を設定値（基準値）と比較するようにすればよい。

また、上記実施形態では、加工振動やカッタホイール２０が板ガラスＧから離れる際の振動の影響を排除すべく、切線加工後の期間のうち直後の一定期間（図３，図４中の時点ｔ１〜ｔ２）を除く特定期間（図３中の判定期間）におけるＡＥ波に基づいてカッタホイール２０の劣化状態を検知するように構成されているが、加工振動等による影響がない場合や無視できる程度のものである場合には、切線加工直後、つまり前記変位センサ１３による検出値が「０」となる時点から一定期間のＡＥ波に基づいてカッタホイール２０の劣化状態を検知するように構成してもよい。これによれば切線加工後、より早いタイミングでカッタホイール２０の劣化状態を検知できるようになるというメリットがある。

また、上記実施形態では、板ガラスＧを支持するテーブル１１の下面にＡＥセンサ２２を設け、板ガラスＧからのＡＥ波をテーブル１１を介して検出するようにしているが、ＡＥセンサ２２をテーブル１１の前記載置部に埋め込んだ状態で設け、直接テーブル１１に接触させ得るように構成してもよい。この構成によれば、板ガラスＧから直接ＡＥ波を検出することができるため、検出されるＡＥ波の信頼性が向上し、カッタホイール２０の劣化状態をより一層正確に検知することが可能となる。

本発明にかかる切線加工装置（本発明にかかる切線加工工具の劣化状態検知方法を実施可能な切線加工装置）の要部を示す側面図である。 上記切線加工装置（制御系を含む）の要部を示す正面図である。 切線加工を行ったときのＡＥ波とカッタホイールの変位量とを対比して時刻歴で示したグラフである（新品（良品）のカッタホイールを使用した時）。 切線加工を行ったときのＡＥ波とカッタホイールの変位量とを対比して時刻歴で示したグラフである（劣化（摩耗が進行）したカッタホイールを使用した時）。

符号の説明

１０ 加工用ヘッド
１１ テーブル
１２ 加圧機構
１３ 変位センサ（終了検知手段）
２０ カッタホイール（切線加工工具）
２２ ＡＥセンサ（振動状態検出手段）
３０ 制御装置
３２ 主制御部
３４ カッタ劣化状態検知部（劣化状態検知手段）
Ｇ 板ガラス

Claims (6)

1. 板ガラスの表面に切線加工工具を押圧した状態で該工具と板ガラスとを相対的に移動させることにより板ガラス表面に切線を形成する切線加工装置における前記工具の劣化状態検知方法であって、
   前記切線加工後の期間に前記板ガラスの振動状態を検出し、この振動状態のピーク値又は振幅がその基準値を設定回数だけ超えた場合に前記切線加工工具が劣化したと判断することを特徴とする切線加工工具の劣化状態検知方法。
2. 請求項１に記載の切線加工工具の劣化状態検知方法において、
   前記振動状態として板ガラスのＡＥ波を検出することを特徴とする切線加工工具の劣化状態検知方法。
3. 請求項１又は２に記載の切線加工工具の劣化状態検知方法において、
   前記切線加工後の期間のうち直後の一定期間を除く特定期間における前記板ガラスの振動状態に基づいて前記劣化状態を検知することを特徴とする切線加工工具の劣化状態検知方法。
4. 板ガラスの表面に切線加工工具を押圧した状態で該工具と板ガラスとを相対的に移動させることにより板ガラス表面に切線を形成する切線加工装置において、
   前記板ガラスの振動状態を検出可能な振動状態検出手段と、
   この振動状態検出により検出される板ガラスの振動状態に基づいて前記切線加工工具の劣化状態を検知する劣化状態検知手段と、
   前記切線加工工具が板ガラスから離れることにより切線加工が終了したことを検知する終了検知手段とを備え、
   前記劣化状態検知手段は、前記終了検知手段により切線加工の終了が検知された後の期間に前記振動状態検出手段により検出される前記板ガラスの振動状態のピーク値又は振幅がその基準値を設定回数だけ超えた場合に前記切線加工工具が劣化したと判断する
   ことを特徴とする切線加工装置。
5. 請求項４に記載の切線加工装置において、
   前記振動状態検出手段としてＡＥセンサが備えられていることを特徴とする切線加工装置。
6. 請求項４又は５に記載の切線加工装置において、
   切線加工時に前記板ガラスを支持するテーブルを有し、このテーブルに前記振動状態検出手段が設けられていることを特徴とする切線加工装置。