JP6211801B2 - 硬質脆性板の周縁加工装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶ディスプレイに用いるガラス板などの硬質脆性板の周縁を研削加工する装置に関するもので、携帯端末のディスプレイに用いる小型ないし中型のガラス板の周縁加工に特に好適な上記装置に関するものである。

硬質脆性板の周縁の整形加工や面取加工は、回転砥石を用いて行っている。砥石は、ワーク（ガラス板）の加工に伴って摩耗するので、所定数のワークを加工する毎に新しい砥石に交換する必要がある。携帯端末のディスプレイなどに用いる小型のガラス板は、小径の砥石で周縁加工を行うため、径の大きな砥石に比べて摩耗量が大きく、長時間の連続運転ができない。そのため、砥石の耐用時間によって自動運転可能な時間が制限され、砥石の摩耗が長時間の自動運転を妨げる要因となっていた。

この問題を解決するため、本願の出願人は、特許文献１において、摩耗した砥石を自動的に新しい砥石に交換する自動交換手段を備えた周縁加工装置を提供している。この周縁加工装置は、簡単な動作で工具主軸の砥石チャックとの間で砥石の着脱を可能にした砥石マガジンを備えている。砥石マガジンには、複数個の新しい砥石が搭載され、所定時間ないし所定数のワークの加工を行う毎に新しい砥石に交換することにより、長時間の自動運転を可能にしている。

特開２０１３−６２４５号公報

新しい砥石は、砥石マガジンに設けた砥石ホルダに鉛直姿勢で１個ずつ保持されている。砥石は、図８に示すように、砥石軸３２の下方部に砥石本体（砥粒電着部）３１が設けられ、工具主軸のチャックで把持される砥石軸３２の上部と砥石本体３１との間に砥石ホルダ５に嵌着される鍔３３を備えている。砥石ホルダ５は、鍔３３に設けられている上凸円錐面５３を横方向から押圧するボールプランジャ５７を備えており、砥石３は、このボールプランジャ５７で下方に押し付けられた状態で保持されている。工具主軸は、昇降台で上下動可能に設けられている。砥石ホルダ５に保持されている砥石３は、砥石軸３２の上端をチャックで把持され、工具主軸が上動することで砥石ホルダ５から引き抜かれて工具主軸に引き渡される。

砥石交換の際には、新しい砥石を把持する前に摩耗した砥石をチャックから離脱しなければならない。チャックには、砥石が下方から差し込まれているので、チャックを開けば砥石３が落下して排出されると考えられる。しかしながら砥石、特に頻繁に交換を必要とする小径の砥石は軽いため、チャックを開いても砥石が落下しないで留まったままになってしまい、自動動作で砥石交換ができないという問題が発生した。

そこで摩耗した砥石の排出位置を新しい砥石を保持していない空のホルダの位置とし、摩耗した砥石を空いているホルダに差し込んでボールプランジャ５７の付勢力により、砥石の上動に抵抗を付与した状態でチャックを開いて工具主軸を上動することにより、チャックから摩耗した砥石を離脱して新しい砥石を把持する位置へと工具主軸を移動して砥石交換を行っていた。

ガラス板の周縁加工装置、特に携帯電話のディスプレイに用いるような周縁加工装置は、小型であるため、大きな砥石マガジンを設けることはできず、砥石マガジンに搭載する砥石の個数をあまり多くできない。そのため砥石マガジンに新しい砥石を定期的に補充する必要があるが、この補充の際に現在使用している砥石の排出位置となっているホルダを空のまま残しておかなければならず、砥石マガジンに新しい砥石と使用済の砥石とが保持されている場合には、使用済の砥石のみを新しい砥石に交換しなければならない。

砥石を補充する作業者がこの判断を間違えると、砥石の自動交換の際に、砥石が保持されているホルダに摩耗した砥石を排出する動作が行われて砥石相互の衝突により機械が停止したり、ホルダに残ったままになっている摩耗した砥石を再び使用して多数の不良品を生じたりする。そのため、砥石マガジンへの砥石の補充作業は、細心の注意を払って間違いなく行うことが要求され、間違えたときの損害が大きいので、作業者の負担が大きいという問題があった。

そこでこの発明は、小型かつ簡単な構造で摩耗した砥石を砥石マガジンに戻すことなく排出することを可能にして、砥石マガジンへの新しい砥石の補充作業のミスによる機械の停止や不良品の発生を防止し、更に砥石マガジンへの砥石補充作業の時間間隔も長くできるガラス板の周縁加工装置を得ることを課題としている。

この発明のガラス板の周縁加工装置は、加工対象となるガラス板を水平姿勢で保持するテーブル１２と、下端に下向きのチャックを備えて、当該チャックに把持された砥石３を回転駆動する鉛直方向でかつ昇降可能な工具主軸４１と、砥石軸３２を鉛直方向にして砥石を保持するホルダ５の複数個を備えた砥石マガジン７とを備えている。

前記砥石３は、工具主軸４１のチャックで把持される砥石軸３２の上部と砥石本体３１との間に鍔３３を備えている。前記工具主軸４１は、その軸直角方向に移動して工具主軸４１のチャックに保持した砥石３でテーブル１２に保持されたガラス板の周縁を研削加工すると共に、砥石が摩耗する所定のタイミングでガラス板を加工する位置から前記ホルダの１個の直上の位置まで前記軸直角方向に移動して、当該ホルダに保持されている新しい砥石を把持することにより自動運転を継続する。

この発明のガラス板の周縁加工装置は、前記工具主軸の軸直角方向の移動動作によって、当該工具主軸のチャックと当該チャックに把持された砥石の鍔３３との間に挿入される排出部材８と、その下方に配置された砥石回収箱８３とを備えている。排出部材８は、テーブル１２と砥石マガジン７との間の位置に設けるのが好ましい。排出部材８は、前記軸直角方向の移動を妨げるように配置された棒状ないし帯板状の部材とするのが好ましく、出没自在とするか、あるいは工具主軸のチャックに把持された砥石が工具主軸４１の上動動作によって排出部材８を越えて移動できる高さに設ける。

好ましい構造のこの発明のガラス板の周縁加工装置は、複数のホルダ５を備えた砥石マガジン７を備え、各ホルダ５は、工具主軸のチャックで把持される砥石軸３２の上部とその下方の砥石本体３１との間に形成された鍔３３部分で砥石軸３２を鉛直方向にして砥石３を保持し、加工されるガラス板を水平姿勢で保持するテーブル１２と前記砥石マガジン７との間に、工具主軸のチャックと当該チャックに把持された砥石の前記鍔３３との間に工具主軸４１の軸直角方向の移動によって挿入される帯板状の排出部材８を備えた周縁加工装置である。

この発明によれば、使用済の砥石は排出部材により砥石回収箱に収納され、砥石マガジンに使用済砥石を収納するための空きホルダを残しておく必要がなくなるため、作業者が砥石マガジンに新しい砥石を補充する回数を少なくすることができ、交換時に使用前の砥石と使用済の砥石とを間違えることもなくなる。

砥石を補充する作業は、空いているホルダに新しい砥石を装着するだけの作業になるので、作業負担が軽減され、故障や機械停止の原因となる作業誤りが防止できる。また、砥石回収箱から使用済砥石を取り出す作業も、箱が一杯になるまでしなくてよくなり、保守時間の短縮になる。

また、排出部材によるチャックからの砥石の解放は、加工位置から砥石マガジンへと工具主軸が移動する動作と、砥石の昇降動作とによって行われるので、排出部材とその下に砥石回収箱を設けるという簡単な手段で、上記の効果を達成することができる。

実施例装置の全体斜視図 各軸の位置関係を示す模式的な平面図 砥石ホルダを２列に配置した例を示す図２と同様の図 砥石ホルダと砥石の断面側面図 砥石の排出動作を示す第１の図 同第２の図 同第３の図 従来装置の砥石ホルダと砥石の断面側面図

以下、図面を参照 してこの発明の実施形態を説明する。図の周縁加工装置は、ワークを固定して鉛直軸回りに回転するテーブル１２と、砥石３を把持して鉛直軸回りに回転する工具主軸４１（図６）と、新しい砥石を保持するホルダ５の複数個を備えた砥石マガジン７とを備えている。図の周縁加工装置は、工具主軸４１の他に、大径砥石４５を装着する大径砥石駆動軸４６を備えている。大径砥石４５は、摩耗が少なくて耐用時間が長いため、自動交換の対象にはなっていない。

加工されるワーク（ガラス板）は、テーブル１２の上面に真空吸着により水平姿勢で固定される。テーブル１２は、図示しない主軸モータ（サーボモータ）で回転駆動されている。テーブル１２の上方に位置する横送り台２１は、機械フレーム２に設けた水平方向の横ガイド２２に移動自在に案内され、図には表れていない横送りモータ（サーボモータ）で回転駆動される横送りねじに螺合している。横送りモータの回転角、従って横送り台２１の移動位置と、テーブル１２の回転角は、図示しない制御器で制御されている。

横送り台２１には、縦送り台２５が鉛直方向の縦ガイドで移動自在に装着され、縦送りモータ２６で回転駆動される縦送りねじに螺合している。縦送り台２５には、昇降シリンダ２９のロッドに連結されて鉛直方向に昇降する昇降台２８が装着されている。工具主軸４１は、回転子軸を鉛直方向にして昇降台２８に装着したブラシレスモータ４の当該回転子軸と一体で、モータ内部に工具主軸下端のコレットチャックを開閉するためのシリンダが設けられている。

なお、前述した大径砥石４５は、縦送り台２５に軸支された鉛直方向の大径砥石駆動軸４６の下端に装着されている。大径砥石駆動軸４６は、歯付ベルトにより大径砥石駆動モータ４８に連結されている。砥石３でワークを加工するときは、昇降シリンダ２９で昇降台２８を下降させてワークを加工する。このとき大径砥石４５は、昇降台２８に対する縦送り台２５の相対的な上昇により、テーブル１２で保持されたワークと干渉しない上方位置に退避している。

砥石３、４５は、横送り台２１の移動位置とテーブル１２の回転角とを関連付けて制御することにより、所望の平面形状の周縁加工を行う。また、ワークに貫通孔を加工するときは、砥石３をワークの上方の位置から下降させて加工を行う。

テーブル１２の回転中心と工具主軸４１の軸心と砥石マガジンに設けた複数の砥石ホルダ５の軸心とは、横送り台２１の移動方向と平行な同一鉛直面ｓ上に位置している（図２参照）。従って、横送り台２１の移動により、工具主軸４１の軸心を複数の砥石ホルダ５の任意の１個の軸心と一致させることができる。

なお、図３に示すように、天板７１に砥石ホルダ５を複数列にして配置したときは、列を選択するための列選択装置７４を設ける。列選択装置７４は、天板７１を横送り台２１の送り方向と直交する方向に移動して、選択した列の複数の砥石ホルダ５の軸心を工具主軸４１の移動面である鉛直面ｓ上に位置させる。

ホルダ５で保持される砥石３は、図４に示すように、基本形状が細い円筒形で、その先端部が砥粒を電着した砥石本体３１となっている。砥石本体３１の形状は、孔明け用や孔周縁の面取用など、用途によって異なる。砥石３は、砥石本体３１と工具主軸のチャックで把持される砥石軸上部３２との間に鍔３３を備えている。図の実施例における鍔３３は、円板状の鍔３３ａと、上下の円錐面５２、５３を有するそろばん玉のような形状の円錐鍔３３ｂとを備えている。円錐鍔３３ｂは、円板鍔３３ａより砥石本体３１側に位置し、砥石本体３１より大径である。砥石マガジンのホルダ５は、円錐鍔３３ｂ部分で砥石を保持する構造で、砥石本体３１の形状の差異にかかわらず同一のホルダで砥石を保持できるように、円錐鍔３３ｂの形状は全て同一にしてある。

砥石マガジン７は、上端に天板７１を備え、この天板に複数の砥石ホルダ５を備えている。複数の砥石ホルダ５は、横送り台２１の送り方向と平行な方向に１列又は複数列にして、並べて配置されている。天板７１には、フレームに対する天板高さを調整するための高さ調整ねじ７２と、昇降台２８に対する相対高さを検出するタッチセンサ７３とが装着されている。

砥石ホルダ５は、砥石本体３１が通過可能な貫通孔５４を備えた上向きの円錐凹面５５を備えている。この円錐凹面５５は、円錐鍔下面の下凸円錐面５２と等しい頂角を備えている。砥石ホルダ５の円錐凹面５５の上方には、１２０度の間隔でボール５６を軸心に向けて付勢するばねを備えたボールプランジャ５７が設けられている。３個のボールプランジャ５７は、下凸円錐面５２が砥石ホルダの円錐凹面５５に嵌合したときに先端のボール５６が円錐鍔上面の上凸円錐面５３に押接される位置に設けられている。ボール５６から上凸円錐面５３に作用する押接力の分力により、下凸円錐面５２が円錐凹面５５に押し付けられた状態で、各砥石３が砥石ホルダ５に保持されている。

横送り台２１の下方のテーブル１２と砥石マガジン７との間の位置に、鉛直軸回りに９０度回動するアクチュエータを内蔵した取付台８１が設けられ、この取付台の上面に突出する前記アクチュエータの出力軸に、固定具８２を介して帯板状の排出部材８の基端が固定されている。取付台８１は、前記鉛直面ｓの側方に位置しており、排出部材８は、前記アクチュエータの９０度の回動動作により、前記鉛直面ｓ側に突出する進出位置と、当該鉛直面ｓの側方に待避する待避位置とに進退可能に設けられている。排出部材８の設置高さは、ワーク加工位置から工具マガジンの上方へと工具主軸４１が移動するときの、チャックと当該チャックに把持された砥石の鍔３３との間の高さである。進出した排出部材８の下方には、上方から落下する使用済砥石を受け取る砥石回収箱８３が設けられている。

次に上記構造の装置における砥石３の交換動作を説明する。制御器から砥石交換指令が出力されると、加工中のワークの加工が終了した後、排出部材８が進出し、工具主軸４１が進出した排出部材８に近接する位置まで横送り台２１が移動して停止する（図５）。この移動により、チャックに把持されている砥石の鍔３３の上部に排出部材８が挿入される。次に工具主軸のチャックが開き、縦送り台２５又は昇降台２８が上昇する。この上昇動作により、砥石の鍔３３が排出部材８により上昇を阻止されて、砥石３がチャックの下方に離脱し（図６）、離脱した砥石が砥石回収箱８３内に落下する（図７）。

その後、横送り台２１は、更に移動して、工具主軸４１の軸心を砥石マガジン上の砥石ホルダの１個の軸心と対向させ、昇降台２８を下降した状態で縦送り台２５を下降させる。そして、タッチセンサ７３が縦送り台２５の所定の下降位置を検出した時点で縦送り台２５の下降を止め、工具主軸のチャックを閉じて、砥石ホルダ５に保持されている新しい砥石の砥石軸を把持する。この状態で縦送り台２５を上昇させると、上凸円錐面５３の斜面に沿って３個のボールプランジャ５７が押し込まれ、縦送り台２５が更に上昇することによって、新たな砥石３は砥石ホルダ５から離脱する。

以上のようにして、工具主軸のチャックに新しい砥石が装着される間に、排出部材８が退避し、次のワークがテーブル１２上に搬送され、新しい砥石を装着した工具主軸がワーク加工位置に復帰して、次のワークの加工が開始される。

砥石マガジン７に砥石を補充するときは、空のホルダの全てに新しい砥石を補充すれば良いので、空にしておくべきホルダに砥石を補充したり摩耗した砥石を取り忘れたりする虞は全くなく、作業誤りによる機械の停止や不良品の発生を完全に防止できる。また、砥石マガジンの全てのホルダに新しい砥石を装着できるので、空のホルダを残しておく必要があった従来装置に比べて新しい砥石を１個多く補充できるので、１回の砥石補充後の自動運転時間が長くなるという効果も得られる。

３ 砥石
５ 砥石ホルダ
７ 砥石マガジン
１２ テーブル
２１ 横送り台
２５ 縦送り台
２８ 昇降台
４１ 工具主軸
５１ 砥石軸
５２ 下凸円錐面
５３ 上凸円錐面
５５ 円錐凹面
５７ 押接具（ボールプランジャ）
７１ 砥石マガジンの天板
７４ 前後送り装置

Claims (4)

1. 鉛直軸回りに回転するワークテーブルと、このテーブルの上方で一の水平方向に移動する横送り台と、この横送り台に設けた縦送り台と、この縦送り台に、横送り台の移動方向と平行でかつ前記テーブルの回転中心を含む鉛直面上に鉛直に軸支された工具主軸と、この工具主軸の下端の自動開閉されるチャックと、前記鉛直面上で軸心を工具主軸と平行にしてかつ工具の向きを工具主軸に把持された工具と同方向にして砥石を保持する同一形状のホルダの複数個を有する砥石マガジンとを備え、前記チャックの開閉により当該チャックに下方から差し込まれている砥石軸の把持及び解放を行う、硬質脆性板の周縁加工装置において、
   前記工具主軸の軸直角方向の移動動作によって前記チャックと当該チャックに把持された砥石に設けた鍔との間に挿入される排出部材と、この排出部材の下方に配置した砥石回収箱とを備えている、硬質脆性板の周縁加工装置。
2. 前記排出部材が、進出時に前記工具主軸の軸直角方向の移動を妨げるように配置された出没自在な棒状ないし帯板状の部材であることを特徴とする、請求項１記載の硬質脆性板の周縁加工装置。
3. 前記排出部材が、前記工具主軸の軸直角方向の移動を妨げるように固定的に配置された棒状ないし帯板状の部材であって、工具主軸のチャックに把持された砥石が前記工具主軸の上動動作によって当該排出部材を越えて前記軸直角方向に移動できる高さに設けられていることを特徴とする、請求項１記載の硬質脆性板の周縁加工装置。
4. 前記砥石マガジンの各ホルダが、前記工具主軸のチャックで把持される砥石軸の上部とその下方の砥石本体との間に形成された前記鍔部分で各砥石を保持する、請求項１、２又は３記載の硬質脆性板の周縁加工装置。

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