JP5402820B2 - 反り量測定装置、該反り量測定装置を有する浮上搬送コンベア、及び反り量測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば薄板ガラス等の薄板の反り量を測定するための反り量測定装置等に関する。

クリーン搬送の分野においては、薄板ガラス等の薄板の平坦度を検査する際には、薄板を定盤の平坦な上面に載置して、隙間ゲージを定盤の上面と薄板の裏面との間に挿入することにより、人手によって薄板の反り量を測定している。しかしながら、薄板を定盤の上面に載置した際に、薄板には自重が働いており、重力の影響を受けない薄板の固有の反り量、換言すれば、薄板の内部応力のみによる薄板の固有の反り量を測定することができない。そのため、薄板の固有の反り量を測定することを可能にした反り量測定方法も開発されおり（特許文献１参照）、先行技術に係る反り量測定方法の構成について簡単に説明すると、次のようになる。

即ち、先行技術に係る反り量測定方法にあっては、測定ヘッドの上面に形成されたノズルから浮上ガスを噴出させて、浮上ガスの圧力によって薄板を浮上させる。次に、薄板の浮上中に、測定ヘッドのノズルからの浮上ガスの噴出を停止すると共に、測定ヘッドの上方に配設されたレーザ距離センサによって薄板の表面までの距離を計測する。そして、薄板の速度がほぼ０になった時、換言すれば、薄板が自由落下する直前の無重力状態の時に、レーザ距離センサによって計測された薄板の表面までの距離に基づいて薄板の反り量を算出する。これにより、薄板の固有の反り量を測定することができる。

特開平１０−６８６２０号公報

ところで、先行技術に係る反り量測定方法にあっては、薄板を固有の反り量よりも高く浮上させており、薄板の固有の反り量が大きい場合には、それに伴って、薄板を浮上量を高く設定する必要がある。一方、薄板の浮上量を高く設定すると、薄板の姿勢維持及び薄板と周辺機器との干渉回避を考慮しなければならず、薄板の反り量を測定するための装置（反り量測定装置）が大掛かりなものになるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の反り量測定装置等を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、薄板の固有の反り量を測定するための反り量測定装置において、薄板の浮上量を計測する浮上量計測手段と、薄板を浮上させた仮想の浮上状態をシミュレーションして求められかつ薄板の固有の反り量と関連づけて薄板の板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブル（浮上量テーブル）を記憶する浮上挙動テーブル記憶手段と、前記浮上挙動テーブル記憶手段に記憶された前記浮上挙動テーブルを参照しつつ、前記浮上量計測手段によって計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する反り量推定手段と、を具備したことを要旨とする。

なお、本願の特許請求の範囲及び明細書において、「薄板」とは、例えば薄板ガラス、薄板金属、薄板樹脂等を含む意である。

第１の特徴によると、薄板を浮上させて、前記浮上量計測手段によって薄板の浮上量を計測する。そして、前記反り量推定手段により、前記浮上挙動テーブルを参照しつつ、前記浮上量計測手段によって計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する。これにより、薄板の固有の反り量に応じて薄板の浮上量を設定することなく、薄板の固有の反り量を測定することができる。

本発明の第２の特徴は、薄板を浮上させた浮上状態で搬送方向へ搬送する浮上搬送コンベアにおいて、コンベア本体と、前記コンベア本体に設けられ、薄板を搬送方向へ搬送する搬送機構と、前記コンベア本体に搬送方向に沿って配設され、内部が浮上ガスを噴出する浮上ガス供給源に接続され、上面に浮上ガスを噴出するノズルが形成された複数の浮上ユニットと、第１の特徴からなる反り量測定装置と、を具備したことを要旨とする。

なお、本願の特許請求の範囲及び明細書において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたこと、及び一体形成されたことを含む意であって、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、「浮上ガス」とは、圧縮空気（エア）、アルゴンガス、窒素ガス等を含む意である。

第２の特徴によると、前記浮上ガス供給源の作動によって各浮上ユニットの内部に浮上ガスを供給して、各浮上ユニットの前記ノズルから浮上ガスを噴出させると共に、前記搬送機構を適宜に動作させる。これにより、浮上ガスの圧力によって薄板を浮上させた浮上状態で、搬送方向へ搬送（搬送方向へ浮上搬送）することができる。

薄板の浮上状態中（薄板の浮上搬送中を含む）において、前述のように、前記反り量推定手段により、前記浮上挙動テーブルを参照しつつ、前記浮上量計測手段によって計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する。これにより、薄板の固有の反り量に応じて薄板の浮上量を設定することなく、薄板の固有の反り量を測定することができる。

本発明の第３の特徴は、薄板における固有の反り量を測定するための反り量測定方法において、薄板を浮上させる浮上ステップと、前記浮上ステップの終了後に、薄板の浮上量を計測する浮上量計測ステップと、前記浮上量計測ステップの終了後に、薄板を浮上させた仮想の浮上状態をシミュレーションして求められかつ薄板の固有の反り量と関連づけて薄板の板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブルを参照しつつ、計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する反り量推定ステップと、を具備したことを要旨とする。

第３の特徴によると、薄板の固有の反り量と関連づけて薄板の板幅方向の位置と浮上量との関係を示す前記浮上挙動テーブルを参照しつつ、計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定しているため、薄板の固有の反り量に応じて薄板の浮上量を設定することなく、薄板の固有の反り量を測定することができる。

本発明によれば、薄板の固有の反り量に応じて薄板の浮上量を設定することなく、薄板の固有の反り量を測定できるため、薄板の姿勢維持及び薄板と周辺機器との干渉回避を考慮する必要がなくなり、薄板の反り量の測定を測定するための装置（反り量測定装置）を簡易なものにすることができる。

本発明の実施形態に係る浮上搬送コンベアの正面図である。 図２（ａ）は、浮上挙動テーブルを示す図、図２（ｂ）は、薄板の反りパターンを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る浮上搬送コンベアの部分平面図である。 図３におけるIV-IV線に沿った図である。 図３におけるV-V線に沿った拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る反り量測定方法を説明するフローチャートである。

本発明の実施形態について図１から図６を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向を、「ＦＲ」は、後方向を、「Ｌ」は、左方向を、「Ｒ」は、右方向をそれぞれ指してある。

図１、図３、及び図４に示すように、本発明の実施形態に係る浮上搬送コンベア１は、例えば薄板ガラス等の薄板Ｓを浮上させた浮上状態で搬送方向（前後方向）へ搬送するものであって、搬送方向へ延びたコンベア本体（コンベアフレーム）３を具備している。また、コンベア本体３は、搬送方向へ延びた支持台５と、この支持台５の下側に一体的に設けられた複数本の支柱７と、複数本の支柱７間に連結するように設けられた複数の連結部材９とを備えている。

支持台５には、薄板Ｓを搬送方向へ搬送する搬送機構１１が設けられており、この搬送機構１１の具体的な構成は、次のようになる。

支持台５の左端部付近には、薄板Ｓの裏面を支持する複数の第１搬送ローラ１３がブラケット１５を介して搬送方向に間隔を置いて設けられており、各第１搬送ローラ１３は、搬送方向に直交する搬送幅方向（左右方向）に平行な軸心周りに回転可能である。そして、支持台５の左端部付近の適宜位置には、対応関係にある複数の第１搬送ローラ１３を搬送幅方向に平行な軸心周りに回転させる複数（１つのみ図示）の第１搬送モータ１７が搬送方向に沿って設けられている。更に、各第１搬送モータ１７の出力軸には、搬送方向へ延びた第１駆動軸１９がカップリング等を介して一体的に設けられており、各第１駆動軸１９は、支持台５にベアリング等を介して軸心（第１駆動軸１９の軸心）周りに回転可能に支持されてあって、対応関係にある複数の第１搬送ローラ１３のローラ軸にウォーム２１とウォームホイール２３を介して連動連結してある。

同様に、支持台５の右端部付近には、薄板Ｓの裏面を支持する複数の第２搬送ローラ２５がブラケット２７を介して搬送方向に間隔を置いて設けられており、各第２搬送ローラ２５は、搬送幅方向に平行な軸心周りに回転可能である。そして、支持台５の左端部付近の適宜位置には、対応関係にある複数の第２搬送ローラ２５を搬送幅方向に平行な軸心周りに回転させる複数（１つのみ図示）の第２搬送モータ２９が搬送方向に沿って設けられている。更に、各第２搬送モータ２９の出力軸には、搬送方向へ延びた第２駆動軸３１がカップリング等を介して一体的に設けられており、各第２駆動軸３１は、支持台５にベアリング等を介して軸心（第２駆動軸３１の軸心）周りに回転可能に支持されてあって、対応関係にある複数の第２搬送ローラ２５のローラ軸にウォーム３３とウォームホイール３５を介して連動連結してある。

図３及び図５に示すように、支持台５には、圧縮空気（浮上ガスの一例）を収容する複数のチャンバー３７が搬送方向へ間隔を置いて配設されており、各チャンバー３７は、搬送幅方向へ延びている。また、各チャンバー３７の下面には、圧縮空気をチャンバー３７の内部へ供給する圧縮空気供給源（浮上ガス供給源の一例）としての供給ファン（本発明の実施形態にあっては、ファンフィルタユニット）３９がブラケット４１を介して設けられている。

各チャンバー３７の上面には、圧縮空気の圧力によって薄板Ｓを浮上させる中空状の複数の浮上ユニット４３が搬送方向及び搬送幅方向に沿って配設されており、換言すれば、支持台５には、複数の浮上ユニット４３が複数のチャンバー３７を介して搬送方向及び搬送幅方向に沿って配設されている。また、複数の浮上ユニット４３によって、搬送領域（薄板Ｓを搬送するための領域）Ｔが区画形成（形成）されるようになっている。

各浮上ユニット４３の内部は、チャンバー３７の内部に連通してあって、換言すれば、チャンバー３７を介して供給ファン３９に接続されており、各浮上ユニット４３の上面には、圧縮空気を噴出する矩形枠状のノズル４５が外縁に沿って形成されている。ここで、各浮上ユニット４３のノズル４５は、特開２００６−１８２５６３号公報に示すように、鉛直方向（浮上ユニット４３の上面に垂直は方向）に対して浮上ユニット４３の中心側へ傾斜するように構成されている。

なお、浮上ユニット４３の上面に矩形枠状のノズル４５が形成される代わりに、スリット状又は丸穴状の複数のノズルが形成されるようにしても構わない。

続いて、浮上搬送コンベア１の搬送動作について説明する。

各供給ファン３９の作動によって各チャンバー３７の内部に圧縮空気を供給することにより、各浮上ユニット４３の内部に圧縮空気を供給して、各浮上ユニット４３のノズル４５から圧縮空気を噴出させる。また、各第１搬送モータ１７の駆動によって複数の第１搬送ローラ１３を軸心周りに回転させると共に、各第２搬送モータ２９の駆動によって複数の第２搬送ローラ２５を軸心周りに回転させる。これにより、圧縮空気の圧力によって薄板Ｓを浮上させた浮上状態で、複数の浮上ユニット４３と薄板Ｓの間に圧縮空気溜まり層（浮上ガス溜まり層の一例）Ｆを生成しつつ（図５参照）、搬送方向へ搬送（搬送方向へ浮上搬送）することができる。

続いて、本発明の実施形態の要部（に反り量測定装置４７）について説明する。

図１に示すように、浮上搬送コンベア１は、薄板Ｓの反り量（最大反り量）を測定するための反り量測定装置４７を具備しており、この反り量測定装置４７の具体的な構成は、次のようになる。なお、反り量測定装置４７による薄板Ｓの反り量の測定にあたっては、予め薄板Ｓの反りパターンが目視又は別の検査によって認識されていることを前提している。

支持台５の左側の適宜位置には、Ｌ型の第１支持アーム４９が設けられており、この第１支持アーム４９の先端部は、搬送領域Ｔの上方に位置してある。また、第１支持アーム４９の先端部には、薄板Ｓの板幅方向（搬送幅方向）の第１所定位置（板幅方向の一方側の所定位置）までの距離、換言すれば、薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置における浮上量を計測する第１レーザ距離センサ５１が設けられている。

同様に、支持台５の右側の適宜位置には、Ｌ型の第２支持アーム５３が設けられており、この第２支持アーム５３の先端部は、搬送領域Ｔの上方に位置してある。また、第２支持アーム５３の先端部には、薄板Ｓの板幅方向の第２所定位置（板幅方向の他方側の所定位置）までの距離、換言すれば、薄板Ｓの板幅方向の第２所定位置における浮上量を計測する第２レーザ距離センサ５５が設けられている。

なお、薄板Ｓの板幅方向の浮上量を計測する浮上量計測器として第１レーザ距離センサ５１及び第２レーザ距離センサ５５を用いる代わりに、ＣＣＤカメラ等の別の浮上量計測器を用いても構わない。

支持台５の近傍には、コントローラ５７が配設されており、このコントローラ５７は、制御プログラム等を記憶するメモリと、制御プログラムの処理を実行するＣＰＵとを備えてあって、コントローラ５７には、第１レーザ距離センサ５１及び第２レーザ距離センサ５５が電気的に接続されている。また、コントローラ５７のメモリは、浮上挙動テーブル記憶部５９としての機能を有してあって、コントローラ５７のＣＰＵは、反り量推定部６１としての機能及び平坦度判定部６３としての機能を有している。そして、浮上挙動テーブル記憶部５９、反り量推定部６１、及び平坦度判定部６３の具体的な内容は、次のようになる。

浮上挙動テーブル記憶部５９は、薄板Ｓの固有の反り量と関連づけて薄板Ｓの板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブル（浮上量テーブル）を薄板Ｓの反りパターン毎に記憶するものであって、薄板Ｓが一般的な反りパターン（図２（ｂ）参照）を有する場合には、浮上挙動テーブルの内容は、図２（ａ）に示すようになる。また、浮上挙動テーブルは、各浮上ユニット４３のノズル４５から圧縮空気を噴出させて、圧縮空気の圧力によって薄板Ｓを浮上させた仮想の浮上状態をシミュレーションして得られたものである。そして、薄板Ｓの板幅方向の位置と浮上量との関係は、次のような関係式によって表される。

Ｈ（ｘ）＝ｆ（Ｐ（ｘ），Ｅ，Ａ，Ｗ，δ，………） （関係式）
ここで、Ｈ（ｘ）は、薄板Ｓの板幅方向の端部からｘだけ離れた箇所における浮上量のことであって、Ｐ（ｘ）は、各浮上ユニット４３のノズル４５から噴出された圧縮空気の圧力分布のことであって、圧縮空気の圧力分布は、ｘの関数になっている。また、Ｅは、薄板Ｓのヤング率のことであって、Ａは、薄板Ｓの面積のことであって、Ｗは、薄板Ｓの重量のことである。更に、δは、薄板Ｓの固有の反り量のことであって、例えば３ｔ〜２０ｔ（ｔは定数）を用いている。

反り量推定部６１は、浮上挙動テーブル記憶部５９に記憶された浮上挙動テーブルを参照しつつ、第１レーザ距離センサ５１及び第２レーザ距離センサ５５によって計測された薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置及び第２所定位置における浮上量に基づいて、薄板Ｓの固有の反り量を推定するものである。なお、薄板Ｓの固有の反り量の推定は、予め設定された適宜の補完式等を用いて行うものである。

平坦度判定部６３は、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量に基づいて、薄板Ｓの平坦度の良否を判定するものである。具体的には、平坦度判定部６３は、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量が判定用の基準の反り量以下の場合には、薄板Ｓの平坦度を良好と判定し、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量が判定用の基準の反り量を越える場合には、薄板Ｓの平坦度を不良と判定するものである。なお、判定用の基準の反り量とは、薄板Ｓの反りパターン毎に経験的に設定された値である。

続いて、本発明の実施形態に係る反り量測定方法について、作用を含めて説明する。

本発明の実施形態に係る反り量測定方法は、薄板Ｓの反り量を測定するための方法であって、(i)浮上ステップ、(ii)浮上量計測ステップ、(iii)反り量推定ステップ、(iv)平坦度判定ステップを具備しており、各ステップの具体的な内容は、次のようになる。

(i)浮上ステップ
各供給ファン３９の作動によって各チャンバー３７の内部に圧縮空気を供給することにより、各浮上ユニット４３の内部に圧縮空気を供給して、各浮上ユニット４３のノズル４５から圧縮空気を噴出させる。これにより、圧縮空気の圧力によって薄板Ｓを浮上させる（図６におけるステップ１）。

なお、薄板Ｓを浮上させるだけでなく、前述のように、薄板Ｓを浮上させた浮上状態で搬送方向へ搬送しても構わない。

(ii)浮上量計測ステップ
浮上ステップの終了後に、第１レーザ距離センサ５１によって薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置における浮上量を計測すると共に、第２レーザ距離センサ５５によって薄板Ｓの板幅方向の第２所定位置における浮上量を計測する（図６におけるステップ２）。

(iii)反り量推定ステップ
浮上量計測ステップの終了後に、反り量推定部６１により、浮上挙動テーブル記憶部５９に記憶された浮上挙動テーブルを参照しつつ、第１レーザ距離センサ５１及び第２レーザ距離センサ５５によって計測された薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置及び第２所定位置における浮上量に基づいて、薄板Ｓの固有の反り量を推定する（図６におけるステップ３）。

ここで、前述のように、薄板Ｓの固有の反り量と関連づけて薄板Ｓの板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブルを参照しつつ、計測された薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置及び第２所定位置における浮上量に基づいて、薄板Ｓの固有の反り量を推定しているため、薄板Ｓの固有の反り量に応じて薄板Ｓの浮上量を設定することなく、薄板Ｓの固有の反り量を測定することができる。

(iv)平坦度判定ステップ
反り量推定ステップの終了後に、平坦度判定部６３により、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量に基づいて、薄板Ｓの平坦度の良否を判定する（図６におけるステップ４）。具体的には、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量が判定用の基準の反り量以下の場合には、平坦度判定部６３によって薄板Ｓの平坦度を良好と判定する（図６におけるステップ４，５）。一方、反り量推定部６１によって推定された薄板Ｓの固有の反り量が判定用の基準の反り量を越える場合には、平坦度判定部６３によって薄板Ｓの平坦度を不良と判定する（図６におけるステップ４，６）。これにより、本発明の実施形態に係る反り量測定方法の一連のステップが終了する。

なお、本発明の実施形態に係る反り量測定方法から平坦度判定ステップを省略しても構わない。

以上の如く、本発明の実施形態によれば、薄板Ｓの固有の反り量に応じて薄板Ｓの浮上量を設定することなく、薄板Ｓの固有の反り量を測定できるため、薄板Ｓの姿勢維持及び薄板Ｓと周辺機器との干渉回避を考慮する必要がなくなり、薄板Ｓの反り量の測定を測定するための装置（反り量測定装置４７）を簡易なものにすることができる。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、第１レーザ距離センサ５１及び第２レーザ距離センサ５５によって計測された薄板Ｓの板幅方向の第１所定位置及び第２所定位置における浮上量に基づいて、薄板Ｓの固有の反り量を推定する代わりに、別の走査式レーザ距離センサを用い、この走査式レーザ距離センサを薄板Ｓの板幅方向に走査させつつ、走査式レーザ距離センサによって検出された薄板Ｓの浮上量に基づいて、薄板Ｓの固有の反り量を推定しても構わない。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

Ｓ 薄板
Ｔ 搬送領域
１ 浮上搬送コンベア
３ コンベア本体
５ 支持台
１１ 搬送機構
１３ 第１搬送ローラ
１７ 第１搬送モータ
２５ 第２搬送ローラ
２９ 第２搬送モータ
３７ チャンバー
３９ 供給ファン
４３ 浮上ユニット
４５ ノズル
４７ 反り量測定装置
４９ 第１支持アーム
５１ 第１レーザ距離センサ
５３ 第２支持アーム
５５ 第２レーザ距離センサ
５７ コントローラ
５９ 浮上挙動テーブル記憶部
６１ 反り量推定部
６３ 平坦度判定部

Claims (5)

1. 薄板の反り量を測定するための反り量測定装置において、
   薄板の浮上量を計測する浮上量計測手段と、
   薄板を浮上させた仮想の浮上状態をシミュレーションして求められかつ薄板の固有の反り量と関連づけて薄板の板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブルを記憶する浮上挙動テーブル記憶手段と、
   前記浮上挙動テーブル記憶手段に記憶された前記浮上挙動テーブルを参照しつつ、前記浮上量計測手段によって計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する反り量推定手段と、を具備したことを特徴とする反り量測定装置。
2. 前記反り量推定手段によって推定された薄板の固有の反り量に基づいて、薄板の平坦度の良否を判定する平坦度判定手段と、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の反り量測定装置。
3. 薄板を浮上させた浮上状態で搬送方向へ搬送する浮上搬送コンベアにおいて、
   コンベア本体と、
   前記コンベア本体に設けられ、薄板を搬送方向へ搬送する搬送機構と、
   前記コンベア本体に搬送方向に沿って配設され、内部が浮上ガスを噴出する浮上ガス供給源に接続され、上面に浮上ガスを噴出するノズルが形成された複数の浮上ユニットと、
   請求項１又は請求項２に記載の反り量測定装置と、を具備したことを特徴とする反り量測定装置を有する浮上搬送コンベア。
4. 薄板の反り量を測定するための反り量測定方法において、
   薄板を浮上させる浮上ステップと、
   前記浮上ステップの終了後に、薄板の浮上量を計測する浮上量計測ステップと、
   前記浮上量計測ステップの終了後に、薄板を浮上させた仮想の浮上状態をシミュレーションして求められかつ薄板の固有の反り量と関連づけて薄板の板幅方向の位置と浮上量との関係を示す浮上挙動テーブルを参照しつつ、計測された薄板の浮上量に基づいて、薄板の固有の反り量を推定する反り量推定ステップと、を具備したことを特徴とする反り量測定方法。
5. 前記反り量推定ステップの終了後に、推定された薄板の固有の反り量に基づいて、薄板の平坦度の良否を判定する平坦度判定ステップと、を具備したことを特徴とする請求項４に記載の反り量測定方法。

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