JP5525792B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、物品を砥石等で研削する研削装置、具体的には、物品（ワーク）をカメラで撮影して、カメラの撮影データを利用して物品を研削する研削装置に関する。

従来より、物品、例えば、携帯端末の液晶モニター等に用いられる薄板ガラスを、所定の形状に研削する場合に、カメラを利用して研削加工を行うものが知られている。

例えば、下記特許文献１には、こうした薄板ガラスの端面を研削する研削装置（面取装置）が開示されている。この特許文献１に記載された研削装置では、薄板ガラスの上方から薄板ガラスの端面（外縁）をカメラで撮影して、薄板ガラスの研削位置や研削量を算出して、研削工具やテーブルの動きを制御することで、薄板ガラスの端面を研削している。

このように、カメラによる撮影データを利用して、薄板ガラスの端面を研削することで、薄板ガラスの加工精度を高めることができ、薄板ガラスの寸法精度を高めることができる。また、カメラを利用して研削を行うことで、倣い加工のようにマスターとなる治具を用意しなくてもよいため、加工スペースを広く確保することができ、研削装置の小型化を図ることもできる。

なお、下記特許文献２では、搬送ロボット自体にカメラを設けて、被搬送物であるワークを予め撮影して、ワークの位置を確認した後に、搬送ロボットでワークを搬送するものも知られている。

特開２００７−２２３００５号公報 特開平５−０４５１２０号公報

ところで、一般に研削装置では、研削加工中の発熱等を防止するため、研削用冷却水を用いて、ワークを冷却することが行われる。このとき、大量の研削用冷却水を用いてワークを冷却するため、加工ステージの周囲には研削用冷却水が飛び散る可能性がある。

特許文献１のような、カメラを利用してワークを撮影するものでは、カメラのレンズに水滴が付着すると、撮影データに歪み等が生じ、研削加工の制御が不安定になるおそれがある。そこで、研削装置においては、研削加工時に、カメラをワークから離間させることで、研削用冷却水がカメラに付着しないようにすることが求められる。こうしたことから、例えば、カメラに移動機構を設けることで、ワーク撮影時には、カメラをワークに近接させて、研削加工時には、カメラをワークから離間させることで、レンズに研削用冷却水が付着しないようにすることが考えられる。

また、一般に、物品を加工する場合には、多くのワークを同時に加工して生産効率を高めることが求められる。このため、研削装置においても、加工ステージを複数設けて、多くのワークを同時に加工することが考えられる。さらに、こうした際には、ワークを撮影するカメラについても、各加工ステージに対応して各々設けることが、通常考えられる。

しかし、各加工ステージにカメラを設けると、前述したカメラの移動機構も複数設ける必要が生じてしまい、研削装置が大型化するという問題が生じる。また、カメラの個数も増加してしまい、装置全体のコストも増大してしまうという問題も生じる。

なお、特許文献２の考え方をベースにして、特定の作業を行うロボットにカメラを設け、このカメラでその作業対象のワークを撮影することも考えられるが、加工前にワークを撮影する場合は、ワークを研削加工する「研削スピンドル」自体にカメラを設けることになり、そもそも、前述した研削加工時に研削用冷却水がレンズに付着するといった問題を解決できないことになる。

そこで、本発明は、カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置において、複数の加工ステージを備えてワークの生産効率を高めつつも、装置の大型化を防ぎ、コスト増大を防ぎ、さらに、カメラへの研削用冷却水の付着を防止することができる研削装置を提供することを目的とする。

この発明の研削装置は、カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置であって、第一の研削スピンドルを備えてワークの研削加工を行う第一の加工ステージと、第二の研削スピンドルを備えて別のワークの研削加工を行う第二の加工ステージと、前記ワークの投入及び取出を行う投入取出ステージと、前記第一の加工ステージと前記投入取出ステージ間、及び前記第二の加工ステージと前記投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットと、該搬送ロボットに設けられ、第一の加工ステージにワークを搬送した後に当該加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後に当該加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むカメラと、を備えるものである。
上記構成によれば、第一の加工ステージと投入取出ステージ間、及び第二の加工ステージと投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットに、カメラを設け、このカメラによって、第一の加工ステージにワークを搬送した後にその加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、また、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後にその加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むことになる。
このため、カメラは一つだけで、複数の加工ステージの研削スピンドルの制御用データを取り込むことができ、加工ステージごとに複数のカメラを設ける必要がなくなる。また、カメラが搬送ロボットに設けられていることにより、搬送直後のワーク撮影時にはワークに近接して、撮影後の研削加工時にはワークから離間することになり、カメラに別途、移動機構を設けなくても、カメラのレンズに研削用冷却水が付着するのを防止できる。すなわち、カメラを搬送用ロボットに設けることで、ワークを搬送する搬送ロボットを、カメラを移動させる移動機構として兼用できるのである。

この発明の一実施態様においては、前記カメラを、前記第一の研削スピンドル及び前記第二の研削スピンドルよりも高い位置に設置したものである。
上記構成によれば、搬送ロボットに設けられるカメラが、第一の研削スピンドル及び第二の研削スピンドルよりも、高い位置に設置されることになる。
このため、カメラには、第一の研削スピンドル及び第二の研削スピンドルが回転駆動した際の飛散物（冷却水等）が付着しにくくなり、レンズの汚れを防止することができる。
よって、より確実に、カメラのレンズへの冷却水等の付着を防止でき、研削加工の制御が不安定になるのを防止できる。

この発明の一実施態様においては、前記カメラを、搬送ロボット本体よりも高い位置に設置したものである。
上記構成によれば、カメラが搬送ロボット本体よりも高い位置に設置されることにより、他のユニットからのカメラへの飛散物を少なくでき、レンズの汚れを少なくすることができる。また、搬送ロボットが移動する際にも、カメラが邪魔になる恐れを少なくすることができ、搬送ロボットの移動範囲を最大限確保することができる。
よって、搬送ロボットにカメラを設けたとしても、カメラのレンズの汚れを少なくでき、また、搬送ロボットの移動範囲への影響もなくすことができる。

この発明の一実施態様においては、前記カメラを、搬送ロボットの上下スライド軸に設けたものである。
上記構成によれば、搬送ロボットの上下スライド軸にカメラが設けられることで、カメラの撮影角度や高さ位置の自由度を高めることができる。
よって、ワークを撮影する際に、確実に適切な撮影角度や位置にカメラを移動させることができ、カメラの撮影の自由度を高めることができる。

この発明の一実施態様においては、前記カメラを、水平方向に延びる取付ブラケットを介して、上下スライド軸に設けたものである。
上記構成によれば、水平方向に延びる取付ブラケットを介して上下スライド軸にカメラを設けたことで、カメラを、上下スライド軸から水平方向に離間した位置に位置させることができる。
よって、カメラが下方を向いてワークを撮影する際に、搬送ロボットの一部が撮影データに映り込むのを防止することができる。

この発明によれば、カメラは一つだけで、複数の加工ステージの研削スピンドルの制御用データを取り込むことができ、加工ステージごとに複数のカメラを設ける必要がなくなる。また、カメラが搬送ロボットに設けられていることにより、搬送直後のワーク撮影時にはワークに近接して、撮影後の研削加工時にはワークから離間することになり、カメラに別途、移動手段を設けなくても、カメラのレンズに研削用冷却水が付着するのを防止することができる。
よって、カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置において、複数の加工ステージを備えてワークの生産効率を高めつつも、装置の大型化を防ぎ、コスト増大を防ぎ、さらに、カメラへの研削用冷却水の付着を防止することができる。

研削装置の上面図。 研削装置の正面図。 研削装置の側面図。 搬送ロボットの三面図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が上面図。 搬送ロボットの搬送時の動作を説明する図で、（ａ）が基準状態からワーク保持開始状態を示した図、（ｂ）がワーク保持開始状態から加工ステージへのワーク搬送状態を示した図。 搬送ロボットの搬送時の動作を説明する図で、（ｃ）が加工ステージへのワーク搬送状態からカメラ撮影状態を示した図、（ｄ）カメラ撮影状態から次のワークの保持開始状態を示した図。 第二加工ユニットの上面図。 第二加工ユニットの一部断面を含む正面図。 第二加工ユニットの一部断面を含む側面図。 大径の研削ツールを使用した際の詳細側面図。 小径の研削ツールを使用した際の詳細側面図。 研削装置の制御方法を示したフローチャートで、（ａ）がメインフロー、（ｂ）が搬送処理フローである。 カメラで加工ステージを撮影している状態を示す側面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。

まず、研削装置の全体構成について説明する。図１は本発明の研削装置の上面図、図２は研削装置の正面図、図３は研削装置の側面図（上部のみ中央位置からの側面図）である。なお、各図において、具体的には描いていないが、この研削装置でも、周知のように、作業者の安全性を確保するため、周囲にガード板を設けている。

この研削装置Ｍは、図２、図３に示すように、下部に略矩形状で格子状に組まれたベースフレーム１を設け、上部に研削加工を行うための様々なユニットを設置している。

ベースフレーム１は、周知の鋼製の角材１１，１２，１３を、左右方向、前後方向、及び上下方向に組むことで、上部の各ユニットを強固に支持するように構成している。

下部のベースフレーム１の上面には、鉄属製の平板材１４を全体に張架することで、ベースフレーム１内の目隠しを行う共に、ベースフレーム１上に各ユニットを設置できるようにしている。

なお、ベースフレーム１内には、電子制御ユニット１５が設置され、研削加工を行う各種ユニットの制御を行うようにしている。また、詳細には記載しないが、この電子制御ユニット１５内には加工情報等を記憶する記憶手段を備えている。さらに、図示しないものの、この電子制御ユニット１５に対して作業者Ｈが情報を入力するための制御盤も設けている。

図１に示すように、研削装置Ｍの上部に設置されるユニットは、中央に設置される搬送ロボット２と、その周囲に設置される四つの加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと、搬送ロボット２の前方に設置される投入取出ステージ４と、搬送ロボット２の左右両側位置で前後方向に延びるように設置される照明移動ユニット５とで、構成している。

前述の搬送ロボット２は、いわゆる水平方向に動く三関節のスカラロボットで構成している。図１〜図３では、動いていない基準状態で示しているが、後述する図４〜図６によって、動作状態について説明する。

搬送ロボット２の前端に設けた上下スライド軸２０の下端には、ワークである薄板ガラスＷを吸着保持するハンド機構としての吸着ハンド２１を設けている。また、上下スライド軸２０の上端には、取付ブラケットを介して、画像取り込み用のカメラ２３を設けている。

この搬送ロボット２は、ワークである薄板ガラスＷ（Ｗo,Ｗｉ）を、投入取出ステージ４から各加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄへ、また、各加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから投入取出ステージ４へ、それぞれ搬送するようにしている。このワークＷの搬送作業は、前述した吸着ハンド２１を利用して行う。また、この搬送ロボット２では、前述したカメラ２３により、搬送後に載置したワークＷを、各加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの上方から撮影するようにしている。

前述の四つの加工ユニットは、搬送ロボット２の前後左右にそれぞれ設けられ、第一加工ユニット３Ａと、第二加工ユニット３Ｂと、第三加工ユニット３Ｃと、さらに、第四加工ユニット３Ｄとして設置されている。

各加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの構成要素は、全て同じもので設定しており、全て同じ研削作業を行えるようにしている。例えば、第一加工ユニット３Ａで示すように、構成要素には、ワークＷを研削状態で吸着保持する加工ステージ３０と、加工ステージ３０の上方からワークＷを研削する研削スピンドル３１と、加工ステージ３０に隣接して複数の研削ツール（砥石）を保持するルーツマガジン３２と、を備えている。

そして、このうち、加工ステージ３０には、中央の加工テーブル３３を左右方向にスライド移動させる左右スライド機構３４を設けており、加工テーブル３３の左右両側（右側は研削スピンドル等で隠れており図示せず）には樹脂製のジャバラカバー３５を設けて、左右スライド機構３４に研削用冷却水が侵入するのを防止している。また、加工テーブル３３の上面には、矩形ボックス状で上方が開放したキャッチパン３６を設けて研削用冷却水が飛散するのを防止している。また、詳細には図示しないが、研削用冷却水をワークＷに噴射する冷却水プレート３７を、キャッチパン３６に隣接して設けている。

また、研削スピンドル３１は、前後方向にスライド移動する前後スライド機構３８を備えており、この前後スライド機構３８との間に、上下方向に移動する上下ガイド機構３９を設けている。こうして、研削スピンドル３１が前後方向のみならず上下方向にも自由に移動するように構成している。

なお、前後スライド機構３８は、図２に示すように、前後方向に延びる大型角材のサイドフレーム１６に対して強硬に固定している。これにより、研削スピンドル３１の支持剛性が高められ、研削精度を高めることができる。

ツールマガジン３２は、最大五本の研削ツール（砥石）６…（図２、図３参照）が保持できるように構成している。こうして、径の異なる砥石や研磨材の異なる砥石など、複数の研削ツール６を、研削スピンドル３１で自動的に交換できるようにしている。

前述の投入取出ステージ４は、作業者Ｈが開閉操作する開閉扉４０と、開閉扉４０と連動して動く長方形形状のカートリッジ設置台４１と、カートリッジ設置台４１に着脱自在に設置されるワークカートリッジ４２と、を備えている。

開閉扉４０は、下端に水平方向に延びるヒンジ軸４３（図３参照）を設けた横長長方形の鋼板によって構成され、上部外面には平面視略コ字形状のハンドル部４４を設けている。この開閉扉４０を作業者Ｈがハンドル部４４を持ってヒンジ軸４３を中心に手前側に回動させることで、投入取出ステージ４を開放することができ、研削装置Ｍ内へワークＷの出し入れを行うことができる。

カートリッジ設置台４１は、その両側端に開閉扉４０に連結されたリンク機構４５を設けており、また、下部を前後方向に延びるスライドレール４６（図３参照）にスライド係合している。このため、作業者Ｈが開閉扉４０を開閉操作すると、カートリッジ設置台４１もこの開閉操作に連動して研削装置Ｍの内外を行き帰するようになる。

ワークカートリッジ４２は、左右方向に四列でワークＷの積層体が並ぶように、樹脂壁４７で仕切った積層部４８を、四つ設けている。このうち、右側二つの積層部４８では、未加工のワークＷｉを積層して、左側二つの積層部４８では、加工済のワークＷｏを積層するように設定している。このワークカートリッジ４２は、作業者Ｈがカートリッジ設置台４１から容易に取り外しできるように、持ち運びする際の把持部４９を両端に設けている。

このワークカートリッジ４２に、加工前のワークＷをセット（設置）して、作業者ＨがワークＷをセットしたワークカートリッジ４２をカートリッジ設置台４１に置き、開閉扉４０を閉鎖することで、加工前準備を整えることができる。

前述の照明移動ユニット５は、搬送ロボット２の両側位置で前後方向に延びる移動スライドレール５０と、この移動スライドレール５０に上下移動機構５１を介して支持された略正方形の照明枠５２と、を備えている。

移動スライドレール５０は、前端と後端を、支持ブラケット５０ａ,５０ａを介して金属製の平板材１４に設置している。この移動スライドレール５０の後端は、後側の加工ユニット（第二加工ユニット３Ｂ、第四加工ユニット３Ｄ）のツールマガジン３２の位置まで延設している。このため、照明枠５２が研削装置Ｍの後側に大きく移動することになり、照明枠５２を使用しない待機タイミング（各加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄで研削加工等を行っているタイミング）では、照明枠５２を後側の位置まで後退させることができる。

照明枠５２は、各枠部５２ａ…の内周面に図示しないＬＥＤを複数埋め込むことで、枠内を照射するように構成している。この照明枠５２は、カメラ２３でワークＷを撮影する際に、加工ステージ３０のキャッチパン３６内に投入して、ＬＥＤでワークＷを側方から照射することで、ワークＷの外形形状（輪郭）を浮かび上がらせて、ワークＷの撮影を容易にしている。

次に、搬送ロボット２について、図４〜図６で説明する。図４は、搬送ロボットの三面図で（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が上面図である。図５、図６は、搬送ロボットの搬送時の動作を説明する図であり、図５（ａ）が基準状態からワーク保持開始状態を示した図、図５（ｂ）がワーク保持開始状態から加工ステージへのワーク搬送状態を示した図、図６（ｃ）が加工ステージへのワーク搬送状態からカメラ撮影状態を示した図、図６（ｄ）カメラ撮影状態から次のワークの保持開始状態を示した図、である。

搬送ロボット２は、前述のように水平方向に移動する三関節のスカラロボットで構成しており、水平方向で縦横無尽に動くように構成している。具体的には、図４（ｂ）に示すように、第一関節２Ｊａ、第二関節２Ｊｂ、及び第三関節２Ｊｃによって、左右方向に自由に動き、前側アーム２４の前端の上下スライド軸２０は、水平方向に自由に移動するようになっている。

この上下スライド軸２０は、前側アーム２４前端を上下方向に貫通設置しており、上下方向にも自由にスライド移動するようになっている。

上下スライド軸２０の下端には、前述した吸着ハンド２１を設けている。この吸着ハンド２１は、長方形の平板状のベースプレート２５に、下側を向いた四つの吸盤２６…を設けている。この吸盤２６に負圧を作用させることで、吸着力を生じさせ、ワークである薄板ガラスＷを吸着保持するように構成している。

この四つの吸盤２６…は、図４（ｃ）にも示すように、二つずつ、左右に設けることで、それぞれ、二つの吸盤２６で一枚のワークＷを吸着保持するようにしている。このため、一つの吸着ハンド２１で二枚のワークＷ、Ｗを一度に搬送することができる。

また、この吸着ハンド２１には、下向きに突出したピン２７をベースプレート２５の両端に設けている。このピン２７、２７は、ワークカートリッジ４２内のワークＷがワークカートリッジ４２内で整列するように、ワークＷを搬送する前に、搬送ロボット２で一旦、ワークＷをワークカートリッジ４２内に押し込む際に用いる当接部材である。

上下スライド軸２０の上端には、前述したようにカメラ２３を設けている。このカメラ２３は、吸着ハンド２１のワークＷの保持位置（ベースプレート２５の突出部分）から、約９０°ズラした位置に設置している。これは、カメラ２３で下方を撮影する際に、ベースプレート２５が邪魔にならないようにするためである。このカメラ２３は、一般的なＣＣＤカメラで構成しており、二次元の画像データを取り込むようにしている。

また、このカメラ２３は、図２、図３にも示すように、研削装置Ｍの内で最も高い位置、具体的には最も高い搬送ロボット３本体の前側アーム２４よりも高い位置に設置している。このようにカメラ２３を設置することで、他の加工ユニット３Ａ,３Ｂ,３Ｃ,３Ｄから飛んでくる飛散物が、カメラ２３に飛び散るのを防ぐことができ、カメラ２３のレンズ（図示せず）に飛散物が付着するのを防止できる。特に、全ての加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの研削スピンドル３１…よりも、カメラ２３を高い位置に設置しているため、研削加工時に、研削スピンドルから飛散する研削用冷却水がカメラ２３のレンズに付着するのを確実に防止できる。

また、上下スライド軸２０にカメラ２３を設けることで、カメラ２３の撮影角度や上下方向位置を、上下スライド軸２０を上下左右に動かすことで自由に変更することができる。よって、カメラ２３の撮影の自由度も高めることができる。

また、このカメラ２３は、取付ブラケット２２を介して上下スライド軸２０に取り付けている。この取付ブラケット２２は、やや下向きに屈曲して水平方向に延びる腕部２２ａと、上下方向位置を調整可能なカメラ取付部２２ｂと、上下スライド軸２０に筒状に固定されるシャフト固定部２２ｃとで構成している。このように、カメラ２３を、水平方向に延びる腕部２２ａを備える取付ブラケットを介して上下スライド軸２０に設けているため、カメラが上下スライド軸２０から水平方向に離間して位置し、撮影時には、前側アーム２４の一部が映り込むのを防ぐことができる。

次に、搬送ロボット２の搬送時の動作を、図５、図６を利用して説明する。

図５（ａ）に示すように、搬送ロボット２は、まず、基準状態から各関節を反時計廻りにわずかに回動させ、ワークカートリッジ４２に積層された未加工のワークＷｉを吸着ハンド２１で吸着する。このとき、上下スライド軸２０を大きく反時計廻りに回動させることで、吸着ハンド２１のベースプレート２５を回動させ、左側の吸盤２６で未加工のワークＷｉを吸着する。

その後、図５（ｂ）に示すように、搬送ロボット２は、各関節を大きく反時計廻りに回動させて、第一加工ユニットの加工ステージ３０に、ワークＷｉを搬送する。このとき、ワークＷｉは大体の位置に搬送されて、加工ステージ３０に載置されることになる。すなわち、厳密な位置確認を行うことなく、ワークＷｉは加工ステージ３０に搬送されて、大凡の位置に載置されるのである。

そして、図６（ｃ）に示すように、搬送ロボット２は、前側アーム２４をさらに反時計廻りに回動させると共に、上下スライド軸２０を時計廻りに回動させることで、カメラ２３を確実にワークＷｉの上方（真上）に位置させる。こうして、搬送ロボット２は、自ら搬送して載置したワークＷｉを、カメラ２３で撮影するようにしている。なお、ワークＷの撮影手順等については、後述する。

そして最後に、図６（ｄ）に示すように、搬送ロボット２は、ワークＷｉの撮影終了後に、次の未加工のワークＷｉを搬送するために、各関節を時計廻りに戻して、ベースプレート２５の左側の吸盤２６で、次のワークＷを吸着するようにしている。

そして、その後、搬送ロボット２は、図５（ｂ）の動作を繰り返し、ワークカートリッジ４２から次の加工ステージに未加工のワークＷｉを搬送する。こうして、空いている加工ユニットの加工ステージに、次々と未加工のワークＷｉを搬送して載置する。そして、その搬送後に、カメラ２３で加工ステージに載置したワークＷｉを撮影するようにしている。

なお、具体的には図示しないが、搬送ロボット２は、加工が終了した加工済のワークＷｏを、右側の吸盤２６で吸着することで、加工ステージ３０からワークカートリッジ４２に搬送する。搬送ロボット２は、図５（ｂ）の動作の前に、加工ステージ３０から加工済のワークＷｏを取り上げることで、未加工のワークＷｉの搬送を行いつつ、加工済のワークＷｏの搬送も同時に行うのである。

次に、加工ユニットについて説明する。図７は加工ユニットの上面図、図８は加工ユニットの一部断面を含む正面図、図９は加工ユニットの一部断面を含む側面図である。

加工ユニット３Ｂ（便宜上、第二加工ユニットで説明する）は、図７に示すように、前述したワークＷを保持する加工ステージ３０と、ワークＷを研削する研削スピンドル３１と、研削ツール６を保持するツールマガジン３２と、を備えている。

そして、このうち、加工ステージ３０には、前述のように、矩形の加工テーブル３３と、加工テーブル３３を左右に動かす左右スライド機構３４と、左右スライド機構３４を覆うジャバラカバー３５と、加工テーブル３３の上面に設置されたキャッチパン３６と、研削用冷却水を噴射する冷却水プレート３７と、を備えている。

さらに、この加工ステージ３０は、図８に示すように、さらに様々な構成要素を備えている。

まず、加工テーブル３３の上面には、キャッチパン３６の内側中央にワークＷを吸着保持するための吸着台７０を設けている。この吸着台７０は、上面（受け面）７０ａが長方形（図７参照）となった略Ｔ字状のブロック形状の台座で構成している。吸着台７０の上面７０ａには、負圧を付与するために、複数の吸気口７０ｂ（図１０、図１１参照）を設けている。また、薄板ガラスであるワークＷの表面に傷が生じないようにするため、吸着台７０の上面７０ａには、平滑加工を施している。

吸着台７０の周囲には、研削加工の際の機械原点を算出するための基準ピンを二つ７１，７１、カメラ２３側（上方側）を向くように立設している。この基準ピン７１，７１は、ワークＷを設置（保持）した状態で、カメラ２３から撮影できるように、ワークＷが重ならない位置に配置している。また、二つの基準ピン７１，７１は、ワークＷに対して対角に位置するように配置している。なお、ワークＷが完全に透明である場合には、基準ピンの位置はワークＷと重なるように設定してもよい。

そして、基準ピン７１の先端部７１ａは、図８に示すように、その高さｈｐが吸着台７０の上面７０ａの高さｈｓと同じ高さになるように設定している。このように設定することで、カメラ２３で撮影する際に、ワークＷと基準ピン７１との間でピントのズレが生じないため、画像データの取り込みを確実に行える。

また、キャッチパン３６の内部には、上げ底で傾斜した略四角形の背景板７２を設けている。この背景板７２は、全面を艶消し黒で塗付しており、カメラ２３に映り込んだ際の反射を防いで、ワークＷと基準ピン７１の映り込みを際立たせるようにしている。また、背景板７２を傾斜するように設置することで、研削用冷却水が即座に流れ落ちるようにしている。また、この背景板７２には、基準ピン７１と吸着台７０を挿通させるための挿通穴（具体的には図示せず）を形成している。

キャッチパン３６の隣接位置には、キャッチパン３６に流れ落ちる研削用冷却水を排水する排水管７３と排水樋７４を設けている。この排水管７３と排水樋７４を設けることで、研削用冷却水がキャッチパン３６内に滞留することを防止している。

左右スライド機構３４は、周知のＬＭガイドによって、加工テーブル３３が左右方向に自由にスライド移動するようになっている。そして、この左右スライド機構３４はステッピングモータ３４Ｍによって、スライド量が制御されるように構成している。すなわち、左右スライド機構３４によって、加工テーブル３３の左右方向の位置が制御されるようになっているのである。これにより、後述する研削加工の際には、左右スライド機構３４が研削経路の左右位置を規定することになる。

ジャバラカバー３５は、いわゆるアコーディオンのように左右方向に伸縮するように構成している。このため、加工テーブル３３が左右スライド機構３４で左右に移動したとしても、加工テーブル３３とジャバラカバー３５との間で隙間が生じず、左右スライド機構３４に研削用冷却水が流れ込むのを防ぐことができる。

キャッチパン３６は、前述のように上方が解放した矩形ボックス状に構成しており、外部に研削用冷却水が漏れないように設定している。具体的には、図８に示すように、キャッチパン３６の側壁３６ａを、基準ピン７１（ｈｐ）や吸着台７０（ｈｓ）よりも高い位置ｈｃまで延ばして、研削用冷却水の漏れを防いでいる。

冷却水プレート３７は、左右方向に出没自在になるように構成しており、研削加工時には、キャッチパン３６の上方を覆う位置まで突出するように構成している。そして、この冷却水プレート３７の中央には、前後方向に延びる長穴状の研削挿通穴３７ａを設けている。この研削挿通穴３７ａは、研削加工時に研削ツール６を挿通するために設けている。また、具体的に図示しないものの、冷却水プレート３７の裏面（下面）には、複数の噴射口を設けて、冷却水プレート３７内部を流れる研削用冷却水を下方（ワークＷ側）に噴射するように構成している。

研削スピンドル３１は、研削を行う際の回転駆動力を発生する電動モータ３１ａと、電動モータ３１ａのスピンドル軸に研削ツール６（砥石）を固定するチャック３１ｂと、を備えている。

研削スピンドル３１は、前述したように、前後スライド機構３８を備えている。この前後スライド機構３８は、前後方向に延びるスライドレール３８ａと、スライドレール３８ａ上を移動するスライダー３８ｂとを備えている。この前後スライド機構３８も、ステッピングモータ３８Ｍによってスライダー３８ｂのスライド量が制御されるように構成しており、この前後スライド機構３８によって研削スピンドル３１の前後位置が制御されるようになっている。よって、研削加工の際には、この前後スライド機構３８が研削経路の前後方向位置を規定することになる。

また、研削スピンドル３１と前後スライド機構３８との間には、前述のように、上下ガイド機構３９を設けている。この上下ガイド機構３９も、上下方向に延びるレール３９ａと、レール上を移動する移動部材３９ｂとを備えている。さらに、この上下ガイド機構３９もステッピングモータ３９Ｍによって移動部材の上下移動量が制御されるように構成しており、この上下ガイド機構３９によって、研削スピンドル３１の上下位置を制御するようになっている。これにより、研削ツール６をワークＷに位置合わせする際には、この上下ガイド機構３９を使って、位置調整するようにしている。

ツールマガジン３２は、前述のように、最大五本の研削ツール６…を保持できるように構成している。具体的には、図９に示すように、研削ツール６…を保持する五つのツール保持部３２ａ…を前後方向に一列に並べて、このツール保持部３２ａと研削スピンドル３１との間で、自動的に研削ツール６のやり取りを行うように構成している。

このため、この研削装置Ｍでは、研削箇所に応じて、複数の研削ツール６…を自動的に交換することができ、研削自由度を高めることができる。

研削スピンドル３１の研削ツール６について、図１０、図１１によって説明する。図１０は大径の研削ツールを使用した際の詳細側面図、図１１は小径の研削ツールを使用した際の詳細側面図である。

前述したように、この研削スピンドル３１は、チャック３１ｂによって研削ツール６を着脱することができ、図１０に示すような大径の研削ツール６Ａと、図１１に示すような小径の研削ツール６Ｂとを切り替えて装着することができる。

図１０に示す、大径の研削ツール６Ａは、ダイヤモンド粒子６０を表面に付着させた大径円柱状の加工部６１と、チャック３１ｂに固定される上下方向に延びるシャフト部６２とを備え、加工部６１の上側には外方に広がる鍔部６３を設けている。また、加工部６１の下部には三条で筋状に窪んだ凹部６４を形成している。

この大径の研削ツール６を、研削スピンドル３１で回転させて、ワークＷの外縁（外形）Ｗａに凹部６４を当接させることで、ワークＷの外形研削や面取りを行うことができる。なお、７０は吸着台である。

こうして、大径の研削ツール６ＡによってワークＷを研削することで、研削加工時に研削ツール６Ａが安定して切削が行われるため、加工精度を高めることができる。また、研削ツール６Ａが大径であるため、ツールの工具寿命も長くすることができ、ワークＷを大量に連続して研削できる。

図１１に示す小径の研削ツール６Ｂは、表面にダイヤモンド粒子１６０を付着させた小径円柱状の加工部１６１と、チャック３１ｂに固定されるシャフト部１６２とを備え、加工部１６１の上側には鍔部１６３を設けている。また、加工部１６１の下部には、三条で筋状に窪んだ凹部１６４を形成している。

この小径の研削ツール６Ｂでは、径が小さいため、研削ツール６をワークＷの穴部Ｗｂ内に差し込んで、穴部Ｗｂの内縁Ｗｃに凹部１６４を当接させることで、ワークＷの穴部Ｗｂの内形研削や面取りを行うことができる。

こうして、小径の研削ツール６ＢでワークＷの穴部Ｗｂの内形を研削することによって、穴部Ｗｂの径が小さく加工しにくい場合であっても、研削加工を確実に行うことができる。

次に、研削装置Ｍの制御方法、特に、搬送ロボット２の搬送制御とカメラ２３撮影時の制御方法を、図１２、図１３で説明する。図１２は研削装置の制御方法を示したフローチャートで、（ａ）がメインフロー、（ｂ）が搬送処理フローを示した図である。図１３はカメラで加工ステージを撮影している状態を示す側面図である。

図１２（ａ）に示すように、搬送ロボット２は、まず初めに、Ｓ１で、第一加工ユニット３Ａと投入取出ステージ４との間でワークＷの搬送処理を行う。この搬送処理は、後述する図１２（ｂ）の搬送工程フローで具体的に説明するが、第一加工ユニット３Ａと投入取出ステージ４との間で、ワークＷのやり取りを行う処理であり、搬送ロボット２の吸着ハンド２１等を使って行う処理である。

次に、Ｓ２で、第二加工ユニット３Ｂと投入取出ステージ４との間でワークＷの搬送処理を行う。この搬送処理も、対象の加工ユニットが第二加工ユニット３Ｂになるだけで、Ｓ１と同様に、第二加工ユニット３Ｂと投入取出ステージ４との間で、ワークＷのやり取りを行う。

さらにその後、Ｓ３で、第三加工ユニット３Ｃと投入取出ステージ４との間でワークＷの搬送処理を行う。この搬送処理も、第三加工ユニット３Ｃである点が異なるものの、Ｓ１と同様の処理である。

そして、最後に、Ｓ４で、第四加工ユニット３Ｄと投入取出ステージ４との間でワークＷの搬送処理を行う。この処理も、第四加工ユニット３Ｄが異なるものの、Ｓ１と同様の処理である。

このように、搬送ロボット２自体では、一つのロボットで、四つの加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと投入取出ステージ４との間で、ワークＷの搬送処理を行いつつも、各加工ユニットの加工ステージでは、各々個別に研削作業を行うことによって、複数の加工ステージで、多くのワークＷをできるだけ効率よく研削することができる。

なお、四つの加工ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの搬送処理の順番は、必ずしもこれに限られるものではなく、ワークＷの研削加工が終了したところから順番に、搬送処理するようにしてもよい。また、不具合が発生した加工ユニットについては、順番から除いて搬送処理するようにしてもよい。

次に、図１２（ｂ）で、搬送処理フローの詳細について説明する。

この搬送処理フローでは、まず、Ｓ１１で、第Ｎ加工ユニット（Ｎ＝１〜４）へ未加工のワークＷｉを搬送する。この搬送によって、未加工のワークＷｉは、第Ｎ加工ユニットに持ち込まれる。

その後、Ｓ１２で、加工ステージ３０に加工済のワークＷｏがあるかを判断する。加工済のワークＷｏが加工ステージ３０に存在すれば、加工ステージ３０に未加工のワークＷｉを載置できないからである。

このＳ１２で、加工済のワークＷｏがあると判断した場合（ＹＥＳ判断）には、Ｓ１３に移行して、加工済のワークＷｏを加工ステージから取り出す。なお、この加工ステージ３０からの取り出しは、前述したように、吸着ハンド２１のベースプレート２５の右側の吸盤２６で行う。

一方、加工済のワークＷｏがあると判断しなかった場合（ＮＯ判断）には、Ｓ１３には移行せず、そのままＳ１４に移行する。

次に、Ｓ１４で、未加工のワークＷｉを加工ステージ３０に載置する。この載置する状態を示した図が前述した図５（ｂ）である。この加工ステージ３０のワークＷの載置により、未加工のワークＷｉの加工ステージ３０への搬送が終了する。

その後、Ｓ１５で、載置した未加工のワークＷｉをカメラ２３で撮影する。この撮影状態を示した図が前述した図６（ｃ）である。さらに、このカメラ２３による撮影状態を示したのが図１３である。

この図１３に示すように、搬送ロボット２は、上下スライド軸２０の最上部に取り付けたカメラ２３によって、加工ステージ３０のワークＷｉと基準ピン７１，７１を撮影する。このように上方の離れた位置から加工ステージ３０を撮影することで、取り込むワークＷｉや基準ピン１７，１７の画像データの歪みをできるだけ少なくするようにしている。

こうして取り込んだ画像データは、具体的には図示しないが、各加工ステージ３０の研削スピンドル３１等の研削経路を演算算出するための情報として、各加工ステージ３０…への搬送終了直後に、電子制御ユニット１５に取り込まれる。

最後に、Ｓ１６で、投入取出ステージ４に戻る。なお、Ｓ１３で加工済ワークＷｏを加工ステージ３０から取り出た場合には、加工済ワークＷｏを投入取出ステージ４（ワークカートリッジ４２）に搬送する。このように、搬送ロボット２（吸着ハンド２１）が投入取出ステージ４に戻ることで、次の搬送処理に備えることができる。

以上、このようなステップによって、搬送処理フローは終了して、メインフローに戻ることになる。

以上のように、この実施形態の研削装置Ｍは、カメラ２３による撮影データを利用してワークＷの研削加工を行う研削装置Ｍであって、ワークＷの研削加工を行う複数の加工ステージ３０…と、ワークＷの投入及び取出を行う投入取出ステージ４と、各加工ステージ３０…と投入取出ステージ４と間で、各々ワークＷを搬送する搬送ロボット２と、搬送ロボット２に設けられたカメラ２３と、を備えており、このカメラ２３によって、第一の加工ステージ３０（例えば、第一加工ユニット３Ａの加工ステージ）にワークＷを搬送した直後に、その加工ステージ３０に載置したワークＷを撮影して、その加工ステージ３０の研削スピンドル３１用の画像データを取り込み、また、第二の加工ステージ３０（例えば、第二加工ユニット３Ｂの加工ステージ）に別のワークＷを搬送した直後に、その加工ステージ３０に載置した別のワークＷを撮影して、その加工ステージ３０の研削スピンドル３１用の画像データを取り込んでいる。

このため、カメラ２３は、一つだけで、複数の加工ステージ３０…の研削スピンドル３１用の画像データを取り込むことができ、加工ステージ３０ごとに複数のカメラを設ける必要がなくなる。また、カメラ２３が搬送ロボット２に設けられていることにより、搬送直後のワーク撮影時にはワークＷに近接して、撮影後の研削加工時にはワークＷから離間することになり、カメラ２３に別途、移動機構を設けなくても、カメラ２３のレンズに研削用冷却水が付着するのを防止できる。

よって、カメラ２３による撮影データを利用してワークＷの研削加工を行う研削装置において、複数の加工ステージ３０…を備えてワークＷの生産効率を高めつつも、装置の大型化を防ぎ、コスト増大を防ぎ、さらに、カメラ２３への研削用冷却水の付着も防止することができる。

また、この実施形態では、搬送ロボット２に設けられるカメラ２３を、全ての研削スピンドル３１…よりも高い位置に設置している。

このため、カメラ２３には、研削スピンドル３１が回転駆動した際の飛散物（冷却水等）が、付着しにくくなり、レンズの汚れを防止することができる。

よって、より確実に、カメラ２３のレンズへの冷却水等の付着を防止でき、研削加工の制御が不安定になるのを防止できる。

また、この実施形態では、搬送ロボット２に設けられるカメラ２３を、搬送ロボット２本体よりも高い位置に設置している。

これにより、他のユニットからのカメラ２３への飛散物を少なくでき、レンズの汚れを少なくすることができる。また、搬送ロボット２が移動する際にも、カメラ２３が邪魔になる虞を少なくすることができ、搬送ロボット２の移動範囲を最大限確保することができる。

よって、搬送ロボット２にカメラ２３を設けた場合でも、カメラ２３のレンズの汚れをより少なくでき、また、搬送ロボット２の移動範囲への影響もなくすことができる。

また、この実施形態では、カメラ２３を、搬送ロボット２の上下スライド軸２０に設けている。

これにより、上下スライド軸２０を上下左右に自由に動かせることから、カメラ２３の撮影角度や高さ位置の自由度を高めることができる。

よって、ワークＷを撮影する際に、確実に適切な撮影角度や位置にカメラ２３を移動させることができ、撮影の自由度を高めることができる。

また、この実施形態では、カメラ２３を、水平方向に延びる取付ブラケット２２を介して、上下スライド軸２０に設けている。

これにより、カメラ２３を、上下スライド軸２３から水平方向に離間した位置に位置させることができる。

よって、カメラ２３が下方を向いてワーク等を撮影する際に、搬送ロボット２の一部である前側アーム２４が撮影データに映り込むのを防ぐことができる。

以上、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、あらゆる研削装置に適用する実施形態を含むものである。

この実施形態の研削装置Ｍでは、ワークＷを携帯電話用の薄板ガラスとしているが、例えば、携帯音響機器用の薄板ガラスであってもよいし、また、携帯ゲーム機用の薄板ガラスであってもよい。さらに、アクリル製の板や、金属製の物品や板、木製品やプラスチック製品等であってもよい。

また、研削装置の全体構成についても、この実施形態に限定されるものではなく、例えば、加工ユニットが、二つや三つ、さらに五つや六つなど、多くの加工ユニットを設けるようなものに、適用してもよい。

さらに、この実施形態では、研削スピンドル３１と加工テーブル３３（加工ステージ３０）をそれぞれ作動させることで、ワークＷの研削加工を行うようにしたが、例えば、研削スピンドル３１だけを動かして、ワークＷを研削してもよい。

研削ツール６についても、この実施形態に挙げたようなものに限定されるのではなく、例えば、球型の研削ツールや、円盤型の研削ツール、また円錐型の研削ツールであってもよい。また、砥石材料についてもダイヤモンドに限定されるものではない。

Ｍ…研削装置
Ｗ…ワーク（薄板ガラス）
Ｗｉ…未加工のワーク
Ｗｏ…加工済のワーク
２…搬送ロボット
３Ａ…第一加工ユニット
３Ｂ…第二加工ユニット
３Ｃ…第三加工ユニット
３Ｄ…第四加工ユニット
４…投入取出ステージ
１５…電子制御ユニット
２３…カメラ
３０…加工ステージ
３１…研削スピンドル

Claims (6)

1. カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置であって、
   第一の研削スピンドルを備えてワークの研削加工を行う第一の加工ステージと、
   第二の研削スピンドルを備えて別のワークの研削加工を行う第二の加工ステージと、
   前記ワークの投入及び取出を行う投入取出ステージと、
   前記第一の加工ステージと前記投入取出ステージ間、及び前記第二の加工ステージと前記投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットと、
   該搬送ロボットに設けられ、第一の加工ステージにワークを搬送した後に第一の加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後に第二の加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むカメラと、
   を備え、
   前記カメラを、前記第一の研削スピンドル及び前記第二の研削スピンドルよりも高い位置に設置した研削装置。
2. カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置であって、
   第一の研削スピンドルを備えてワークの研削加工を行う第一の加工ステージと、
   第二の研削スピンドルを備えて別のワークの研削加工を行う第二の加工ステージと、
   前記ワークの投入及び取出を行う投入取出ステージと、
   前記第一の加工ステージと前記投入取出ステージ間、及び前記第二の加工ステージと前記投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットと、
   該搬送ロボットに設けられ、第一の加工ステージにワークを搬送した後に第一の加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後に第二の加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むカメラと、
   を備え、
   前記カメラを、搬送ロボット本体よりも高い位置に設置した研削装置。
3. カメラによる撮影データを利用してワークの研削加工を行う研削装置であって、
   第一の研削スピンドルを備えてワークの研削加工を行う第一の加工ステージと、
   第二の研削スピンドルを備えて別のワークの研削加工を行う第二の加工ステージと、
   前記ワークの投入及び取出を行う投入取出ステージと、
   前記第一の加工ステージと前記投入取出ステージ間、及び前記第二の加工ステージと前記投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットと、
   該搬送ロボットに設けられ、第一の加工ステージにワークを搬送した後に第一の加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後に第二の加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むカメラと、
   を備え、
   前記第一及び第二の加工ステージが、ワークを吸着保持するための吸着台と、カメラにより撮像される基準ピンとを有する研削装置。
4. カメラによる撮影データを利用してワークの外縁又は内縁の研削加工を行う研削装置であって、
   第一の研削スピンドルを備えてワークの研削加工を行う第一の加工ステージと、
   第二の研削スピンドルを備えて別のワークの研削加工を行う第二の加工ステージと、
   前記ワークの投入及び取出を行う投入取出ステージと、
   前記第一の加工ステージと前記投入取出ステージ間、及び前記第二の加工ステージと前記投入取出ステージ間で、各々ワークを搬送する搬送ロボットと、
   該搬送ロボットに設けられ、第一の加工ステージにワークを搬送した後に第一の加工ステージに載置したワークを撮影して、第一の研削スピンドルの制御用データを取り込み、第二の加工ステージに別のワークを搬送した後に第二の加工ステージに載置した別のワークを撮影して、第二の研削スピンドルの制御用データを取り込むカメラと、
   を備え、
   前記カメラが取り込んだ制御用データを、研削経路を算出するデータとして取り込む電子制御ユニットをさらに備える研削装置。
5. 前記カメラを、搬送ロボットの上下スライド軸に設けた
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の研削装置。
6. 前記カメラを、水平方向に延びる取付ブラケットを介して、上下スライド軸に設けた
   請求項５記載の研削装置。

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