JP4569749B2 - ガラス板の割れ検出方法及びその装置並びにガラス板の研磨方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板を加工する際に、加工中のガラス板に生じる割れを検出するガラス板の割れ検出方法及びその装置並びにガラス板の研磨方法及びその装置に関する。

ガラスの製造工程では、種々の加工等（切断、面取り、孔明け、研磨、加熱成形、風冷強化等）がガラス板に施される。例えば、液晶ディスプレイ用に使用されるガラス基板は、その表面の微小な凹凸やうねりが画像に歪みを与える原因となるため、その微小な凹凸やうねりを研磨装置によって除去するようにしている。このような研磨装置として、ガラス板を載置して搬送する移動テーブルと、この移動テーブルの上方に連続して並設された複数の研磨ヘッドとを備えた研磨装置が知られている。この研磨装置によれば、移動テーブルによってガラス板を搬送しながら、複数の研磨ヘッドによってガラス板を漸次研磨する。

ところで、研磨装置によるガラス板の研磨中にガラス板が割れてしまい、この状態で研磨動作を継続すると、割れたガラス片によって研磨ヘッドの研磨パッドが損傷する他、ガラス板及び研磨液処理工数が増大し、また、連続研磨の際に他のガラス板に悪影響等を与えるという不具合が生じる。このため、ガラス板の割れを早期に検出し、研磨装置を迅速に停止する必要がある。ガラス板が割れた際に、その加工機を迅速に停止することは、他の加工工程の加工機においても同様である。

特許文献１には、自動車用窓ガラスの割れを検出する検出装置が開示されている。このガラス割れ検出装置は、マイクロホンによって集音された音のなかからガラス割れ固有の周波数をフィルタによって抽出し、この周波数の検出中にガラス割れと判定する装置である。また、この検出装置は、ガラス割れ音検出時に短時間の予備警報を出す通常警戒モードと、ガラス割れ音検出時に長時間の本警報を出す特別警戒モードとを有し、特別警戒モードは、その予備段階としての通常警戒モードで１回のガラス割れ音を検出した後に移行される。そして、特別警戒モードに移行後、一定時間内にガラス割れ音を再び検出しない場合には通常警戒モードに戻る。
特開平４−１９５２９８号公報

しかしながら、例えばガラス板の研磨装置が設置される工場は、ガラス板を研磨する音の他にガラス板の割れに類似する音、たとえばガラス板の切断後の耳部処理、不良ガラス板のカレット処理等を行う際の音が混在している。このため、特許文献１の検出装置の如く、単にガラス割れ音の周波数をフィルタによって抽出するだけでは、研磨中のガラス板の割れ音を研磨音や他のガラス板の割れ音等と区別して検出することが難しいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工中のガラス板の割れ音を加工音や他のガラス板の割れ音等と区別して検出することができるガラス板の割れ検出方法及びその装置並びにガラス板の研磨方法及びその装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、加工手段によってガラス板を加工するとともに、加工中に発生している加工音を集音手段によって集音し、集音した加工音から所定の周波数の音をフィルタによって抽出し、前記抽出された音について現在の音レベルと現在から過去所定時間内における定常音レベルとを比較することにより、ガラス板の割れを判定することを特徴とする割れ検出方法を提供する。

請求項６に記載の発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加工する加工手段と、前記加工手段による前記ガラス板の加工音をマイクロホンによって集音する集音手段と、前記集音手段によって集音した加工音から所定の周波数の音を抽出するフィルタと、前記フィルタによって前記抽出された音について現在の音レベルと現在から過去所定時間内における定常音レベルとを比較することにより、ガラス板の割れを判定する判定手段と、を有することを特徴とする割れ検出装置を提供する。

ガラス板の加工に伴ってガラス板から開放されるエネルギーの一部は、音波となって伝播する。この現象はアコースチックエミッションと呼ばれ、ガラス板が割れた際に生じる音波の周波数は、請求項３、８に記載の如く３ｋＨｚ以上の高周波音であることを実験にて確認した。一方、ガラス板の加工音は、低周波から高周波までの広い範囲の音であり、ガラス板の割れ音の音レベルよりは小さいが、ガラス板の割れ音と同じ３ｋＨｚ以上の音も含んでいる。

請求項１、６に記載の発明は、加工音を集音手段によって集音し、前記３ｋＨｚ以上の高周波数の音をフィルタによって抽出し、定常音、割れ音及びこれに類似する音をまず取得する。次に、判定手段は、フィルタにより抽出された音について、現在の音レベルと現在から過去所定時間内における定常音レベルとを比較することにより、加工音に含まれたガラス板の割れを判定する。請求項４、９に記載の如く、音レベルとは、加工音の振幅の大きさであり、定常音レベルとは、加工中のガラス板に割れが生じていない時に発生している加工音の振幅の大きさである。したがって、判定手段は、現在の音レベルと、割れ音のない定常音レベルとを比較し、現在の音レベルが定常音レベルよりも所定量大きくなった時にガラス板に割れが発生したと判定する。

そして、判定手段によってガラス板に割れが発生したと判定されると、請求項５、１０に記載の研磨方法及びその装置如く、研磨制御手段が研磨手段を制御してガラス板の研磨を停止させる。

請求項２に記載の発明は、前記目的を達成するために、加工手段によって板ガラスを加工するとともに、加工中に発生している加工音を集音手段によって集音し、集音した加工音から所定の周波数の音をフィルタによって抽出する第１の工程と、前記抽出された音について、所定時間Ｔ１内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得する第２の工程と、現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）内で、前記第２の工程で取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得する第３の工程と、現在の音レベルと前記定常音レベルとの比が、所定の値を超えた際に１カウント加算する第４の工程と、前記所定時間Ｔ１毎に前記第３の工程と第４の工程とを繰り返し、所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）内に所定カウントに達すると、ガラス板に割れが発生したと判定する第５の工程と、を有することを特徴とする割れ検出方法を提供する。

請求項７に記載の発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加工する加工手段と、前記加工手段による前記ガラス板の加工音をマイクロホンによって集音する集音手段と、前記集音手段によって集音した加工音から所定の周波数の音を抽出するフィルタと、前記フィルタによって前記抽出された音について、第１の取得工程にて、所定時間Ｔ１内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得し、第２の取得工程にて、現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）内で、前記第１の取得工程にて取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得し、加算工程にて、現在の音レベルと前記第２の取得工程にて取得された前記定常音レベルとの比が、所定の値を超えた際に１カウント加算し、前記所定時間Ｔ１毎に前記第２の取得工程と前記加算工程とを繰り返し、所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）内に所定カウントに達すると、ガラス板に割れが発生したと判定する判定手段と、を有することを特徴とする割れ検出装置を提供する。

請求項２、７に記載の発明は、加工音を集音手段によって集音し、前述した３ｋＨｚ以上の高周波数の音をフィルタによって抽出し、定常音、割れ音及びこれに類似する音をまず取得する。次に、判定手段は、フィルタによって抽出した音について、所定時間Ｔ１内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得する。次に、現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）内で、前記取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得する。次いで、現在の音レベルと前記定常音レベルとの比が、所定の値を超えた際に１カウント加算し、前記所定時間Ｔ１毎に前記第３の工程（第２の取得工程）と第４の工程（加算工程）とを繰り返し、所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）内に所定カウントに達すると、ガラス板に割れが発生したと判定する。これにより、加工機周辺で不定期に発生するガラス板の切断後の耳部処理、不良ガラス板のカレット処理音等を判定対象音から排除することができ、加工中に割れが発生した際に定期的に発生する割れ音のみを判定対象音とすることができる。したがって、混在する多数の音から加工中の割れ音のみを検出することができる。

そして、判定手段によってガラス板に割れが発生したと判定されると、請求項５、１０に記載の研磨方法及びその装置の如く、研磨制御手段が研磨手段を制御してガラス板の研磨を停止させる。

以上説明したように本発明に係るガラス板の割れ検出方法及びその装置並びに研磨方法及びその装置によれば、加工中にガラス板に割れが発生したことを、早期にかつ確実に検出することができる。また、ガラス板の割れ検出のための計算をＦＦＴ（高速フーリエ・コサイン・サイン変換）を用いることなく、簡単な演算式により算出し判定することができるので、低コストで高速に判定処理することができる。特に、加工が研磨である場合には、研磨中のガラス板の割れを早期に検出して研磨手段を迅速に停止させることができるので、研磨パッドの損傷を防止でき、また、ガラス板及び研磨液処理工数を低減でき、更にまた、連続研磨の際に他のガラス板への影響を阻止することができ、効果的である。これにより、品質、稼働率、及び歩留りがそれぞれ向上する。

以下、添付図面に従って本発明に係るガラス板の割れ検出方法及びその装置並びに研磨方法及びその装置の好ましい実施の形態を詳説する。

図１は、実施の形態のガラス板の割れ検出装置１０が適用されたガラス板研磨装置１２の要部が示されている。この研磨装置１２は、ガラス板Ｇ（例えば、一辺が７００ｍｍ〜２５００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ〜１．３ｍｍ）の片面を液晶ディスプレイ用ガラス基板に必要な平坦度へ研磨する研磨装置であり、研磨対象のガラス板Ｇを搬送するテーブル１４、テーブル１４の上方に設置された研磨ヘッド１６等から構成される。研磨前のガラス板Ｇは、テーブル１４の上流側においてテーブル１４上に載置された後、テーブル１４の移動によって研磨ヘッド１６の下方に位置したところで、研磨ヘッド１６の研磨パッド１８によってその片面（図１では上面）が研磨される。なお、研磨中においては、研磨ヘッド１６の近傍に設置された不図示のスラリ供給部から、酸化セリウム水溶液等の研磨スラリがガラス板Ｇの上面に供給される。また、研磨パッド１８としては、例えば発泡ポリウレタンタイプやスウェードタイプのものが使用されている。なお、実施の形態では、ガラス板の加工手段として研磨装置１２を例示したが、これに限定されるものではなく、ガラス板の切断装置、面取り装置、孔明け装置、加熱成形装置、又は風冷強化装置であってもよい。

研磨ヘッド１６の上部には、スピンドル２０が固定され、このスピンドル２０には回転／昇降装置（研磨手段）２２が連結されている。回転／昇降装置２２は、研磨装置１２全体を統括制御する制御部（研磨制御手段）２４によって、テーブル１４によるガラス板Ｇの搬送タイミングに同期して回転及び昇降動作が制御されている。すなわち、回転／昇降装置２２は、油圧シリンダ装置等の昇降機構を制御して研磨ヘッド１６を研磨位置の上方に位置する退避位置に予め位置させておき、ガラス板Ｇが研磨ヘッド１６の下方位置に搬送されたタイミングで前記退避位置から前記研磨位置に下降移動させる。この動作により、研磨パッド２０がガラス板Ｇの上面に所定の圧力をもって押圧され、この後、回転／昇降装置２２は、モータを制御して研磨ヘッド１６を所定の回転数（例えば、５０〜２５０ｒｐｍ）で回転させる。なお、研磨装置１２としては、研磨ヘッド１６がテーブル１４の上方に複数台並列配置された連続研磨式の研磨装置を適用してもよく、この研磨装置によれば、ガラス板Ｇはテーブル１４によって間欠搬送されながら、複数台の研磨ヘッド１６、１６…によって漸次研磨され、最終的に必要とされる平坦度に研磨される。また、研磨パッド１６の形状は円形でも矩形でもよく、円形及び矩形の研磨パッド１６を混在させてもよい。

ガラス板の割れ検出装置１０は、マイクロホン（集音手段）３０、演算用パソコン本体３２、キーボード３４、ディスプレイ３６から構成されるとともに、研磨中に発生するガラス板Ｇの割れを判定するためのアルゴリズムが組み込まれたＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体３８から構成されている。

マイクロホン３０は、研磨ヘッド１６の近傍に設置され、研磨中のガラス板Ｇから発生している研磨音を集音する。また、マイクロホン３０は、前記研磨音の他、この研磨装置１２を構成する回転／昇降装置２２、及びテーブル１４の移動装置等から生じている音も集音するとともに、研磨装置１２の近傍のガラス切断後の耳部処理、不良ガラス板のカレット処理等を行う際に生じる割れ音も集音する。すなわち、マイクロホン３０は、研磨中の割れ音の他にガラス板の割れ音に類似する音、及び各種装置から生じている低周波から高周波音も集音する。マイクロホン３０によって集音された音情報は電気信号に変換されてパソコン本体３２に送信される。

パソコン本体３２には、ディスプレイ３６が接続され、このディスプレイ３６には、マイクロホン３０によって集音された音情報をパソコン本体３２によって処理された情報が表示される。

表示される情報としては、例えば図２に示した音波形、及び図３に示した音波形がある。図２は割れ音を含む音波形が示され、この音波形のうち、符号Ａで示す音波形は、マイクロホン３０によって集音された音を、パソコン本体３２に内蔵されたフィルタ４０（図４参照）によって抽出した音の入力音波形である。このフィルタ４０は、３ｋＨｚ以上の高周波数の音を抽出するフィルタであるが、好ましくは３ｋＨｚ〜１２ｋＨｚ、更に好ましくは３．５ｋＨｚ〜６ｋＨｚの高周波数の音を抽出するフィルタが使用される。

符号Ｂで示す音波形は、所定時間Ｔ１（Ｔ１＝１０ｍｓｅｃ（好ましくは０．１〜１０００ｍｓｅｃ、特に好ましくは１〜１００ｍｓｅｃ））内で最大となる音レベル（研磨音の振幅）を所定時間Ｔ１毎に取得して作成された音波形である。更に、符号Ｃで示す音波形は、所定時間Ｔ２（Ｔ２＝３００ｍｓｅｃ（好ましくは１ｍｓｅｃ〜１０ｓｅｃ、特に好ましくは１００〜１０００ｍｓｅｃ））内で、前記取得した音レベルの中で最小となる音レベル（研磨音の振幅）を定常音レベルとして取得するために作成された音波形である。ここで言う定常音レベルとは、研磨中のガラス板Ｇに割れが生じていない時に発生している研磨音の振幅の大きさを意味している。なお、音情報のサンプリング周期は４０ｋＨｚ（２５μｓｅｃ）であるが、好ましくは２０〜６０ｋＨｚ、特に好ましくは３０〜５０ｋＨｚである。

一方、図３には判定用に加工した音波形が示され、この音波形は、所定時間Ｔ１毎に取得する現在の音レベルと、取得した定常音レベルとの比を示した波形であり、同図では、その比（しきい値）が２．５に設定され、その比を超えた音レベルに■マークが付されている。しきい値としては、１〜１０が好ましく、特に好ましくは１．５〜５である。

また、パソコン本体３２には、マイクロホン３０によって集音された音情報に基づいてガラス板Ｇの割れを判定する判定部４２（図４参照）が内臓されている。この判定部４２については後述する。

更に、図１のパソコン本体３２には、記録媒体３８を着脱可能に装着する記録媒体装着部４４と、記録媒体３８に対して画像データ等の情報を記録したり読み出したりする記録媒体インターフェース（不図示）とが設けられている。

また、パソコン本体３２には、パソコン本体３２を統括制御するＣＰＵを動作させるプログラムが記録されるとともにＣＰＵが処理を実行する際の作業領域となるメモリと、パソコン本体３２の処理に関する各種定数やネットワーク上の通信機器に通信接続する際のダイヤルアップ電話番号、アドレス、サイトアドレス等の接続情報、計算式、演算テーブル等の各種の情報を記録するハードディスクが設けられている。

次に、パソコン本体３２に内蔵された判定部４２による割れ判定方法を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。判定部４２は、以下の処理を行うように所定の言語でプログラムされている。

マイクロホン３０によって集音し、フィルタ４０によって３ｋＨｚ以上の高周波数の音を抽出する（ステップ（Ｓ）１００、第１の工程）。これにより、回転／昇降装置２２、テーブル移動装置等の各種装置から生じている低周波数の音を判定対象音から排除する。次に、フィルタ４０によって抽出された高周波数の音について、まず、所定時間Ｔ１（Ｔ１＝１０ｍｓｅｃ）内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得する（ステップ（Ｓ）１１０、第２の工程）。次に、現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＝３００ｍｓｅｃ）内で、前記取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得する（Ｓ１２０、第３の工程、第２の取得工程）。次いで、Ｔ１如く取得している現在の音レベルと前記定常音レベルとの比が、所定の値（２．５）を超えた際に１カウント加算する（Ｓ１３０、第４の工程、加算工程）。そして、カウントが１０カウントになるまで所定時間Ｔ１毎に前記第３の工程と第４の工程とを繰り返し（Ｓ１４０）、所定時間Ｔ３（５ｓｅｃ（好ましくは１〜６０ｓｅｃ、特に好ましくは１〜１０ｓｅｃ））内に１０カウント（好ましくは５〜１００、特に好ましくは１０〜２０）に達すると、ガラス板Ｇに割れが発生したと判定（第５の工程）し、図１の制御部２４に割れを示す信号を出力する。これにより、制御部２４は、回転／昇降装置２２を制御して、研磨ヘッド１６の回転を停止させるとともに研磨ヘッド１６を研磨位置から退避位置に上昇させ、研磨を停止させる（Ｓ１５０）。

この判定方法により、ガラス割れ音に類似する音であって不定期に発生するガラス板の切断後の耳部処理、不良ガラス板のカレット処理音等を判定対象音から排除することができ、研磨中に割れが発生した際の定期的に発生するガラス板Ｇの割れ音のみを判定対象音として検出することができる。したがって、実施の形態の判定方法によれば、ガラス板を研磨する音や他のガラス板の割れ音等の低周波音、高周波音を含む広範囲な周波数帯域の音から研磨中の割れ音のみを検出することができる。

以上の如く実施の形態のガラス板Ｇの割れ検出装置１０によれば、研磨中にガラス板Ｇに割れが発生したことを、早期にかつ確実に検出することができる。

また、ガラス板Ｇの割れ検出のための計算をＦＦＴ（高速フーリエ・コサイン・サイン変換）を用いることなく、簡単な演算式により算出し判定することができるので、低コストで高速に判定処理することができる。

更に、研磨中のガラス板Ｇの割れを早期に検出して研磨装置１０を迅速に停止させることができるので、研磨パッド１８の損傷を防止でき、また、ガラス板Ｇ及び研磨液処理工数を低減でき、更にまた、連続研磨の際に他のガラス板Ｇへの影響を阻止することができる。これにより、品質、稼働率、及び歩留りがそれぞれ向上する。

本発明の実施の形態に係るガラス板の割れ検出装置が適用されたガラス板研磨装置の構成図 マイクロホンによって集音される研磨音の音波形図 現在の音レベルと定常音レベルとの比を示した波形図 マイクロホン、フィルタ、及び判定部の構成を示したブロック図 割れ検出装置による割れ検出方法のフローチャート

符号の説明

１０…ガラス板の割れ検出装置、１２…ガラス板研磨装置、１４…テーブル、１６…研磨ヘッド、１８…研磨パッド、２０…スピンドル、２２…回転／昇降装置、３０…マイクロホン、３２…演算用パソコン本体、３４…キーボード、３６…ディスプレイ、３８…記録媒体、４０…フィルタ、４２…判定部

Claims (10)

1. 加工手段によってガラス板を加工するとともに、加工中に発生している加工音を集音手段によって集音し、集音した加工音から所定の周波数の音をフィルタによって抽出し、
   前記抽出された加工音について現在の音レベルと現在から過去所定時間内における定常音レベルとを比較することにより、ガラス板の割れを判定することを特徴とするガラス板の割れ検出方法。
2. 加工手段によって板ガラスを加工するとともに、加工中に発生している加工音を集音手段によって集音し、集音した加工音から所定の周波数の音をフィルタによって抽出する第１の工程と、
   前記抽出された音について、所定時間Ｔ１内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得する第２の工程と、
   現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）内で、前記第２の工程で取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得する第３の工程と、
   現在の音レベルと前記定常音レベルとの比が、所定の値を超えた際に１カウント加算する第４の工程と、
   前記所定時間Ｔ１毎に前記第３の工程と第４の工程とを繰り返し、所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）内に所定カウントに達すると、ガラス板に割れが発生したと判定する第５の工程と、
   を有することを特徴とするガラス板の割れ検出方法。
3. 前記フィルタによって抽出される前記所定の周波数の音は、ガラス割れ音を含む３ｋＨｚ以上の高周波音であることを特徴とする請求項１、又は２に記載のガラス板の割れ検出方法。
4. 前記音レベルとは、前記加工音の振幅の大きさであり、前記定常音レベルとは、加工中のガラス板に割れが生じていない時に発生している加工音の振幅の大きさであることを特徴とする請求項１、２又は３のうちいずれか一つに記載のガラス板の割れ検出方法。
5. 請求項１、２、３又は４のうちいずれか一つに記載のガラス板の割れ検出方法が適用され、前記加工手段であるガラス板を研磨する研磨手段によるガラス板の研磨中に、ガラス板に割れが発生したと判定されると、前記研磨手段を制御する研磨制御手段によってガラス板の研磨を停止させることを特徴とするガラス板の研磨方法。
6. ガラス板を加工する加工手段と、
   前記加工手段による前記ガラス板の加工音をマイクロホンによって集音する集音手段と、
   前記集音手段によって集音した加工音から所定の周波数の音を抽出するフィルタと、
   前記フィルタによって前記抽出された音について現在の音レベルと現在から過去所定時間内における定常音レベルとを比較することにより、ガラス板の割れを判定する判定手段と、
   を有することを特徴とするガラス板の割れ検出装置。
7. ガラス板を加工する加工手段と、
   前記加工手段による前記ガラス板の加工音をマイクロホンによって集音する集音手段と、
   前記集音手段によって集音した加工音から所定の周波数の音を抽出するフィルタと、
   前記フィルタによって前記抽出された音について、第１の取得工程にて、所定時間Ｔ１内で最大となる音レベルを所定時間Ｔ１毎に取得し、第２の取得工程にて、現在から過去所定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）内で、前記第１の取得工程にて取得された音レベルの中で最小の音レベルを定常音レベルとして取得し、加算工程にて、現在の音レベルと前記第２の取得工程にて取得された前記定常音レベルとの比が、所定の値を超えた際に１カウント加算し、前記所定時間Ｔ１毎に前記第２の取得工程と前記加算工程とを繰り返し、所定時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）内に所定カウントに達すると、ガラス板に割れが発生したと判定する判定手段と、
   を有することを特徴とするガラス板の割れ検出装置。
8. 前記フィルタによって抽出される前記所定の周波数の音は、ガラス割れ音を含む３ｋＨｚ以上の高周波音であることを特徴とする請求項６、又は７に記載のガラス板の割れ検出装置。
9. 前記音レベルとは、前記加工音の振幅の大きさであり、前記定常音レベルとは、加工中のガラス板に割れが生じていない時に発生している加工音の振幅の大きさであることを特徴とする請求項６、７又は８のうちいずれか一つに記載のガラス板の割れ検出装置。
10. 請求項６、７、８又は９のうちいずれか一つに記載のガラス板の割れ検出装置が設置され、前記加工手段であるガラス板を研磨する研磨手段によるガラス板の研磨中に、前記判定手段によってガラス板に割れが発生したと判定されると、前記研磨手段を制御してガラス板の研磨を停止させる研磨制御手段を備えたことを特徴とするガラス板の研磨装置。

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