JP6784151B2 - 板状体の加工方法、および板状体の加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状体の加工方法、および板状体の加工装置に関する。

特許文献１に記載のガラス板の端面研削装置は、ベルト搬送手段と、吸着搬送手段と、研削手段と、センサと、位置制御部とを有する。ベルト搬送手段は、ガラス板をＸ軸方向に搬送する。吸着搬送手段は、ベルト搬送手段と共に、ガラス板をＸ軸方向に搬送する。研削手段は、ガラス板の端面を研削加工する砥石を有する。砥石は、モータによってＹ軸方向に移動させられる。センサは、研削手段のＸ軸方向上流側に配置されており、ガラス板の端面の位置を検出する。センサとしては、非接触式センサが好ましく、カメラや超音波センサが用いられる。位置制御部は、センサの検出結果に基づいて、砥石のＹ軸方向位置をフィードフォワード制御する。

特開２００８−２１３０９０号公報

従来から、テーブルに対する回転砥石の回転中心の目標軌跡に従ってテーブルと回転砥石との相対移動を行い、テーブルで保持された板状体の外周縁を回転砥石の外周縁で研削する研削加工が行われている。

この研削加工は、板状体を取り替えて繰り返し行われる。その間、回転砥石の外周縁が摩耗によって徐々に小さくなる。そこで、回転砥石の外径の変化量を算出し、目標軌跡を補正することが行われている。

従来、回転砥石の外径の変化量は、研削時間の関数などを用いて算出していたが、実際の変化量とは一致しないことがあった。そのため、加工後の板状体の寸法が不安定であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、加工後の板状体の寸法を安定化できる、板状体の加工方法の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
テーブルに対する回転砥石の回転中心の目標軌跡に従って前記テーブルと前記回転砥石との相対移動を行い、前記テーブルで保持された板状体の外周縁を前記回転砥石の外周縁で研削する研削加工を、前記板状体を取り替えて繰り返す、板状体の加工方法であって、
前記テーブルで保持された一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、予め設定された複数の撮像範囲で撮像部によって撮像するステップと、
前記テーブルで保持された他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、前記予め設定された複数の前記撮像範囲で前記撮像部によって撮像するステップと、
各前記撮像範囲における、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との位置関係に基づき、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との寸法変化量、および各前記撮像範囲の位置ずれを算出するステップとを有し、
各前記撮像範囲において、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁に重ねるための、回転移動量および平行移動量の少なくとも一方を算出することで、各前記撮像範囲の位置ずれを算出する、板状体の加工方法が提供される。

本発明の一態様によれば、加工後の板状体の寸法を安定化できる、板状体の加工方法が提供される。

図１は、一実施形態によるガラス板の加工装置を示す側面図である。 図２は、一実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。 図３は、一実施形態によるＸＹ座標系での、Ａ枚目のガラス板の研削加工後の外周縁と、Ｂ枚目のガラス板の研削加工後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。 図４は、図３の撮像範囲ＦＲ１の画像を示す図である。 図５は、図３の撮像範囲ＦＲ２の画像を示す図である。 図１の撮像部により撮像した画像の画像処理の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、加工対象の板状体はガラス板であるが、本発明はこれに限定されない。加工対象の板状体は金属板やセラミックス板などでもよい。

（ガラス板の加工装置）
図１は、一実施形態による加工装置を示す側面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、テーブル１０に対し固定された直交座標軸である。Ｚ軸はテーブル１０の回転軸１１と同一直線上に配されており鉛直とされ、Ｘ軸およびＹ軸は水平とされる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、テーブル１０と共に、Ｙ軸方向に直線運動し、Ｚ軸を中心に回転運動する。また、図１において、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸は、撮像部６０に対し固定された直交座標軸である。ｚ軸は撮像部６０の撮像レンズの中心線と同一直線上に配されており鉛直とされ、ｘ軸およびｙ軸は水平とされる。ｘ軸とｙ軸の交点が撮像部６０によって撮像される画像の中心点である。テーブル１０が搬送装置からガラス板２を受け取る位置にあるとき、ｘ軸はＸ軸に平行とされ、ｙ軸はＹ軸に平行とされる。なお、これらの座標軸は便宜的なものであって、座標軸の取り方は特に限定されない。

加工装置は、テーブル１０と、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を研削する回転砥石２０と、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させる駆動部３０と、駆動部３０を制御する制御部５０とを有する。また、加工装置は、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４の画像を撮像する撮像部６０をさらに有する。

テーブル１０は、回転砥石２０と干渉しないように、ガラス板２の外周縁４よりも内側の部分を保持する。テーブル１０のガラス板２を保持する保持面には吸着穴が形成されており、吸着穴は真空ポンプと接続されている。テーブル１０の保持面にガラス板２を載置した状態で、真空ポンプを作動させると、テーブル１０がガラス板２を真空吸着する。

テーブル１０は、例えば、テーブル本体１２と、テーブル本体１２に取付けられる複数の吸着パッド１４とを有する。吸着パッド１４は、ガラス板２を例えば真空吸着する。吸着パッド１４は、テーブル本体１２に対し分離可能に取付けられる。テーブル本体１２に対する吸着パッド１４の取付位置は、ガラス板２の寸法および形状に応じて適宜選択される。

テーブル１０は、例えばＹθテーブルであって、フレームＦｒに対し、Ｘ軸方向に移動不能とされ、Ｙ軸方向に移動自在とされ、Ｚ軸方向に平行な回転軸１１を中心に回転自在とされる。尚、テーブル１０は、ＸＹテーブルであってもよく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動自在とされてもよい。

回転砥石２０は、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を研削する。回転砥石２０は、例えば面取砥石であって、外周面に断面Ｕ字状の研削溝を有してよい。尚、回転砥石２０は、汎用の砥石でもよい。回転砥石２０を回転させる回転駆動部２１としては、電動モータなどが用いられる。回転駆動部２１はフレームＦｒに対し固定されている。

駆動部３０は、制御部５０による制御下で、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させる。駆動部３０は、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させるため、フレームＦｒに対しテーブル１０を移動させる。駆動部３０は、Ｙ軸方向駆動部３１と、θ方向駆動部３２とを有する。

Ｙ軸方向駆動部３１は、フレームＦｒに対しテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向駆動部３１は、例えばフレームＦｒに固定される電動モータと、電動モータの回転運動をテーブル１０の直線運動に変換するボールねじとを含む。

θ方向駆動部３２は、Ｚ軸方向に平行な回転軸１１を中心にテーブル１０を回転させる。θ方向駆動部３２は、例えばテーブル１０に対し固定された回転軸１１を回転自在に支持する軸受と、回転軸１１を回転させる電動モータとを含む。

Ｙ軸方向駆動部３１を作動させると、フレームＦｒに敷設されるＹ軸ガイドに沿ってθ方向駆動部３２が移動し、テーブル１０がＹ軸方向に移動する。また、θ方向駆動部３２を作動させると、回転軸１１を中心にテーブル１０が回転する。

尚、本実施形態の駆動部３０は、テーブル１０と回転砥石２０とを相対的に移動させるため、フレームＦｒに対しテーブル１０を移動させるが、フレームＦｒに対し回転砥石２０を移動させてもよいし、フレームＦｒに対し両者を移動させてもよい。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、メモリなどの記憶媒体５２と、入力インターフェイス５３と、出力インターフェイス５４とを有する。制御部５０は、記憶媒体５２に記憶されたプログラムをＣＰＵ５１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御部５０は、入力インターフェイス５３で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス５４で外部に信号を送信する。

制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の回転中心の目標軌跡に従ってテーブル１０と回転砥石２０との相対移動を行い、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を回転砥石２０の外周縁で研削する研削加工を行う。本実施形態ではガラス板２の外周縁４の全体が研削されるが、ガラス板２の外周縁４の一部のみが研削されてもよい。

回転砥石２０の回転中心の目標軌跡は、ガラス板２の加工目標の外周縁（以下、「加工目標外周縁」とも呼ぶ。）の外側に、加工目標外周縁と一定の距離（ＯＤ／２）をおいて、加工目標外周縁に沿って描かれる。ここで、ＯＤは、回転砥石２０の外径（以下、「砥石径」とも呼ぶ。）を表す。

加工目標外周縁、および砥石径ＯＤは、予め記憶媒体５２に記憶されているものを読み出して用いる。記憶媒体５２に記憶されている砥石径ＯＤと実際の砥石径ＯＤとが一致する場合、ガラス板２の研削加工後の外周縁４は、加工目標外周縁に一致する。

制御部５０は、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を回転砥石２０の外周縁で研削する研削加工を、ガラス板２を取り替えて繰り返し行う。その間、回転砥石２０の外周縁が摩耗によって徐々に小さくなり、砥石径ＯＤが徐々に小さくなるので、研削加工後の外周縁４が徐々に大きくなる。

そこで、制御部５０は、研削加工後の外周縁４の寸法変化を監視するため、テーブル１０で保持されたガラス板２の研削加工後の外周縁４を、予め設定された複数の撮像範囲で撮像部６０によって撮像する。

撮像部６０は、制御部５０による制御下で、テーブル１０で保持されたガラス板２の研削加工後の外周縁４を、予め設定された複数の撮像範囲で撮像する。撮像部６０としては、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが用いられる。撮像された画像は制御部５０に送信され、制御部５０が画像を取得する。

撮像部６０は、例えばフレームＦｒに対し固定されている。フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を調整することで、画像の撮像範囲が変更可能である。研削加工後の外周縁４の複数部分を撮像した複数の画像は、研削加工後の外周縁４の寸法変化量ΔＡ（以下、単に「寸法変化量ΔＡ」とも呼ぶ。）の算出に用いられる。研削加工後の外周縁４の寸法変化量ΔＡは、研削加工後の外周縁４に直交する方向に測定する。

尚、撮像部６０は、本実施形態ではフレームＦｒに対し固定されているが、移動自在とされてもよい。撮像部６０とテーブル１０とが相対的に移動可能であれば、画像の撮像範囲が変更可能である。

撮像部６０が複数用いられる場合、撮像部６０とテーブル１０とは相対的に移動しなくてもよい。外周縁４の複数部分を撮像できれば、寸法変化量ΔＡの算出精度の向上が可能である。

（ガラス板の加工方法）
次に、図２などを参照して、上記構成の加工装置を用いた加工方法について説明する。加工装置の下記の動作は、制御部５０によって制御される。図２は、一実施形態によるガラス板の加工方法を示すフローチャートである。

図２のステップＳ１０１以降の処理は、テーブル１０が搬送装置からＡ枚目のガラス板２を受け取ると、開始される。ここで、Ａは、１以上の予め定められた自然数である。回転砥石２０の交換の度に、ガラス板２の累積枚数は１にリセットされる。

尚、ガラス板２は、アライメント装置によって位置合わせされた後に、搬送装置によってテーブル１０に載置される。フレームＦｒに対するテーブル１０のガラス板２を受け取る位置は予め設定されている。

図２のステップＳ１０１では、制御部５０は、テーブル１０によるＡ枚目のガラス板２の保持を開始する。

続いてステップＳ１０２では、制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の回転中心の目標軌跡に従って駆動部３０を制御して、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を回転砥石２０の外周縁で研削する。研削加工後のガラス板２の外周縁４は、加工目標外周縁と一致してよい。

続いてステップＳ１０３では、制御部５０は、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４の複数部分を撮像部６０で撮像する。この撮像は、フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を、予め設定された位置に調整した上で行われる。つまり、各撮像範囲は、予め設定されている。

続いてステップＳ１０４では、制御部５０は、上記ステップＳ１０３で撮像した各画像を画像処理し、各撮像範囲における外周縁４の位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、上記ステップＳ１０３〜上記ステップＳ１０４では全ての画像の撮像が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が撮像される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の撮像が完了する前に画像処理が開始されてもよい。また、上記ステップＳ１０４は、下記ステップＳ１１１の開始までに完了されればよい。

続いてステップＳ１０５では、制御部５０は、テーブル１０によるガラス板２の保持を解除する。その後、搬送装置が、Ａ枚目のガラス板２をテーブル１０から取り外し、次いで、Ａ＋１枚目のガラス板２をテーブル１０に載置する。

続いてステップＳ１０６では、制御部５０は、テーブル１０による新しいガラス板２の保持を開始する。

続いてステップＳ１０７では、制御部５０は、テーブル１０に対する回転砥石２０の回転中心の目標軌跡に従って駆動部３０を制御して、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４を回転砥石２０の外周縁で研削する。

続いてステップＳ１０８では、制御部５０は、ガラス板２の累積枚数がＢであるか否かをチェックする。ここで、Ｂは、Ａよりも大きい予め定められた自然数である。ＢとＡの差が小さいほど、寸法変化量ΔＡをチェックする頻度が増え、加工精度が向上する反面、スループットが低下する。Ｂは、加工精度とスループットとに基づき適宜設定されてよい。

ガラス板２の累積枚数がＢ未満である場合（ステップＳ１０８、Ｎｏ）、制御部５０は、上記ステップＳ１０５に戻り、上記ステップＳ１０５以降の処理を続行する。

一方、ガラス板２の累積枚数がＢである場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、制御部５０は、ステップＳ１０９に進み、テーブル１０で保持されたガラス板２の外周縁４の複数部分を撮像部６０で撮像する。この撮像は、フレームＦｒに対するテーブル１０のＹ軸方向位置やθ方向位置を、予め設定された位置に調整した上で行われる。つまり、各撮像範囲は、予め設定されている。予め設定されている各撮像範囲は、ステップＳ１０９と上記ステップＳ１０３とで同じである。

続いてステップＳ１１０では、制御部５０は、上記ステップＳ１０９で撮像した各画像を画像処理し、各撮像範囲における外周縁４の位置検出を行う。画像処理については、後述する。

尚、上記ステップＳ１０９〜上記ステップＳ１１０では全ての画像の撮像が完了した後に画像処理が開始されるが、画像が撮像される度に画像処理が行われてもよく、全ての画像の撮像が完了する前に画像処理が開始されてもよい。

続いてステップＳ１１１では、制御部５０は、各撮像範囲におけるＡ枚目のガラス板２の研削加工後の外周縁４とＢ枚目のガラス板２の研削加工後の外周縁４との位置関係に基づき、各撮像範囲の位置ずれを算出すると共に、寸法変化量ΔＡを算出する。各撮像範囲の位置ずれ、および寸法変化量ΔＡの算出方法については、後述する。

続いてステップＳ１１２では、制御部５０は、上記ステップＳ１１１で算出した寸法変化量ΔＡに基づき、回転砥石２０の回転中心の目標軌跡を補正する。補正後の目標軌跡は、補正前の目標軌跡から加工目標外周縁に接近する方向にシフトされる。そのシフト量は、寸法変化量ΔＡとされる。寸法変化量ΔＡは、砥石径ＯＤの変化量の半値に相当する。

その後、制御部５０は、今回の処理を終了する。補正後の目標軌跡は、Ｂ＋１枚目以降のガラス板２の研削に用いられる。これにより、研削加工後のガラス板２の外周縁の大きさを精度良く揃えることができる。

上記ステップＳ１０１〜上記ステップＳ１１２の一連の処理は、回転砥石２０が回転駆動部２１に装着されてから取外されるまでの間、繰り返し行われてもよい。つまり、ＡやＢは複数用意されてもよい。

（各撮像範囲の位置ずれの算出、および砥石径変化量の算出）
上記ステップＳ１１１での、各撮像範囲の位置ずれの算出、および寸法変化量ΔＡの算出について、図３〜図５を参照して具体的に説明する。図３は、一実施形態によるＸＹ座標系での、Ａ枚目のガラス板の研削加工後の外周縁と、Ｂ枚目のガラス板の研削加工後の外周縁と、画像の撮像範囲との位置関係を示す平面図である。図４は、図３の撮像範囲ＦＲ１の画像を示す図である。図５は、図３の撮像範囲ＦＲ２の画像を示す図である。図３〜図５において、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれ、および寸法変化量ΔＡを誇張して示す。また、図３〜図５において、ガラス板２の大きさに対する各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の大きさの割合を実際の割合よりも大きく図示してある。さらに、図３〜図５において、４ＡはＡ枚目のガラス板２の研削加工後の外周縁４を表し、４Ｂ、４Ｂ´はＢ枚目のガラス板２の研削加工後の外周縁４を表す。

上記ステップＳ１１１で、制御部５０は、先ず、上記ステップＳ１０３と上記ステップＳ１０９とで、ＸＹ座標系において座標が同じ撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の画像を撮像したと仮定する。次に、制御部５０は、撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８毎に画像を重ねて、上記ステップＳ１０４で位置検出した外周縁４Ａと上記ステップＳ１１０で位置検出した外周縁４Ｂとの位置関係をＸＹ座標系で調べる。

例えば、図４に示す撮像範囲ＦＲ１では、実線で示す外周縁４Ａの位置と、一点鎖線で示す外周縁４Ｂの位置とがずれている。また、図５に示す撮像範囲ＦＲ２では、実線で示す外周縁４Ａの位置と、一点鎖線で示す外周縁４Ｂの位置とがずれている。

図４に示す撮像範囲ＦＲ１と図５に示す撮像範囲ＦＲ２とでは、外周縁４Ａの位置と外周縁４Ｂの位置とのずれ方が異なる。ここで、ずれ方が異なるとは、ずれ量が異なること、ずれ方向が異なることの少なくとも一方を含む。

このように少なくとも２つの撮像範囲で外周縁４Ａ、４Ｂの位置のずれ方が異なる場合、制御部５０は、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´が仮に定めた撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８からずれていると判断する。つまり、この場合、制御部５０は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれが生じていると判断する。

尚、８つの撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の全てで外周縁４Ａ、４Ｂの位置のずれ方が同じ場合、制御部５０は、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´が仮に定めた撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８と一致していると判断する。つまり、この場合、制御部５０は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれが生じていないと判断する。

上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´が仮に定めた撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８からずれる原因としては、例えば、フレームＦｒの温度の変化が挙げられる。フレームＦｒの温度が変化すると、フレームＦｒの寸法や形状が変化するため、撮像部６０の位置がずれることがある。

フレームＦｒに対する撮像部６０の位置ずれは、ｘ軸方向の平行移動量Δｘ、ｙ軸方向の平行移動量Δｙ、およびｚ軸の周りの回転移動量Δθで表すことができる。そのため、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´も、Δｘ、ΔｙおよびΔθで表すことができる。

例えば、図４に示すように、ＸＹ座標系において、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ１´は、仮に定めた撮像範囲ＦＲ１に対し、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動している。同様に、図５に示すように、ＸＹ座標系において、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な撮像範囲ＦＲ２´は、仮に定めた撮像範囲ＦＲ２に対し、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動している。

このように、ＸＹ座標系において、上記ステップＳ１０９で撮像した画像の正確な各撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´は、仮に定めた各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８に対し、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動している。

そのため、ＸＹ座標系において、正確な各撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´における外周縁４Ｂ´は、仮に定めた各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８における外周縁４Ｂに対し、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動している（図４および図５参照）。

また、ＸＹ座標系において、正確な各撮像範囲ＦＲ１´〜ＦＲ８´における外周縁４Ｂ´は、仮に定めた各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８における外周縁４Ａの外側に、当該外周縁４Ａと一定の間隔をおいて平行に配されている。この間隔が、砥石径ＯＤの変化などによって生じる寸法変化量ΔＡである。

従って、仮に定めた各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８において、外周縁４Ｂを、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動し、その後、外周縁４Ｂの内側に向けてΔＡ移動すると、外周縁４Ａと重なる。つまり、ｘｙ座標系において、外周縁４Ｂを、ｘ軸方向にΔｘ平行移動し、ｙ軸方向にΔｙ平行移動し、ｚ軸の周りにΔθ回転移動し、その後、外周縁４Ｂの内側に向けてΔＡ移動すると、外周縁４Ａと重なる（図４および図５参照）。ここで、外周縁４Ａと重なるとは、外周縁４Ａの延長線と重なることをも含む。

そこで、制御部５０は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８において外周縁４Ｂを外周縁４Ａと重ねるための、Δｘ、Δｙ、Δθ、ΔＡの最適解を求めることで、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれの算出と、寸法変化量ΔＡの算出とを行う。最適化問題の解法としては、例えば準ニュートン法などの一般的な解法が用いられる。

これら４つの独立変数の最適解を求めるためには、通常、４つ以上の撮像範囲を撮像部６０で撮像することになる。各撮像範囲は十分に狭いため、各画像において外周縁４は直線であるとみなせる場合が多いためである。

但し、２つの撮像範囲を撮像部６０で撮像することでも、４つの独立変数の最適解を求めることができる場合がある。そのような場合としては、各画像において外周縁４が例えば折れ線である場合が挙げられる。折れ線は、例えばガラス板２の角部に形成される。従って、４つの独立変数の最適解を求めるためには、２つ以上の撮像範囲を撮像部６０で撮像すればよい場合がある。

撮像範囲の数が多いほど、最適解の算出精度が向上する反面、撮像時間が長くなる。そのため、撮像範囲の数は、最適解の算出精度と撮像時間とに基づき適宜設定されてよい。

以上説明したように、本実施形態の制御部５０は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８における外周縁４Ａと外周縁４Ｂとの位置関係に基づき、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれの算出と、寸法変化量ΔＡの算出とを行う。画像を用いて寸法変化量ΔＡを算出するため、従来のように研削時間の関数などで砥石径の変化量を算出する場合に比べて、目標軌跡を精度良く補正できる。また、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれが生じる場合にも、寸法変化量ΔＡを精度良く算出でき、目標軌跡を精度良く補正できる。よって、加工後のガラス板２の寸法を安定化できる。

本実施形態の制御部５０は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８において、外周縁４Ｂを外周縁４Ａに重ねるための、平行移動量Δｘ、Δｙおよび回転移動量Δθの両方を算出することで、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれを算出する。平行移動量Δｘ、Δｙおよび回転移動量Δθの両方を算出するので、フレームＦｒの様々な温度変化に対応でき、フレームＦｒの様々な寸法変化や形状変化に対応できる。

一方で、フレームＦｒの温度変化に伴う寸法変化や形状変化が特定の傾向を示す場合がある。この場合、制御部５０は、平行移動量Δｘ、Δｙおよび回転移動量Δθの一方のみを算出してもよい。一方のみの算出で、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれを精度良く算出できる場合がある。

尚、本実施形態の制御部５０は、外周縁４Ｂを外周縁４Ａに重ねるための平行移動量や回転移動量を算出するが、外周縁４Ａを外周縁４Ｂに重ねるための平行移動量や回転移動量を算出してもよい。いずれの場合も、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれを算出できる。

ところで、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれが生じない場合、Δｘ、ΔｙおよびΔθはゼロであるため、制御部５０はΔＡのみ算出すればよい。ΔＡのみを求めるためには、一の撮像範囲を撮像部６０で撮像すれば足りる。

短期的には、撮像範囲の位置ずれは生じないとみなせる場合が多い。そこで、制御部５０は、一の撮像範囲における一のガラス板２の研削加工後の外周縁４と他の一のガラス板２の研削加工後の外周縁４との位置関係に基づき、寸法変化量ΔＡのみを算出し、算出した寸法変化量ΔＡに基づき目標軌跡を補正してもよい。

寸法変化量ΔＡのみの算出は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれと寸法変化量ΔＡの両方の算出と組合わせて行われてもよい。寸法変化量ΔＡのみの算出は、撮像範囲の数が１つですむので、撮像時間が短くて済む。そのため、寸法変化量ΔＡのみを算出する頻度は、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれと寸法変化量ΔＡの両方を算出する頻度よりも多くてよい。

以上、加工方法の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、Ａ枚目のガラス板２の研削加工からＢ枚目のガラス板２の研削加工まで、ＸＹ座標系での目標軌跡の補正が行われないが、ＸＹ座標系での目標軌跡の補正が行われてもよい。この場合、制御部５０は、ＸＹ座標系での目標軌跡の補正にも基づいて、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれの算出や寸法変化量ΔＡの算出を行う。

ＸＹ座標系での目標軌跡の補正は、ＸＹ座標系での目標軌跡の平行移動および回転移動の少なくとも一方を含んでよい。ＸＹ座標系での目標軌跡の平行移動や回転移動は、アライメント装置の摩耗や搬送装置の摩耗などによってテーブル１０に載置されるガラス板２の姿勢が僅かに変化する場合に行われる。

Ａ枚目のガラス板の研削加工からＢ枚目のガラス板の研削加工までの途中で、ＸＹ座標系での目標軌跡の平行移動や回転移動が行われる場合、制御部５０は、ＸＹ座標系で外周縁４Ａを目標軌跡と共に平行移動や回転移動し、外周縁４Ａの位置を補正する。そして、制御部５０は、補正後の外周縁４Ａの位置に基づいて、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれの算出や寸法変化量ΔＡの算出を行う。

また、上記実施形態では、フレームＦｒに対し撮像部６０が固定されているが、フレームＦｒに対し撮像部６０が移動自在とされてもよい。フレームＦｒにはガイドなどが敷設され、ガイドに沿って走行するスライダには撮像部６０を支持するブラケットなどが取付けられる。この場合、フレームＦｒの温度変化だけではなく、ガイドの温度変化やブラケットの温度変化によっても、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれが生じうる。この場合にも、各撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８の位置ずれと寸法変化量ΔＡの算出が可能である。

図６は、図１の撮像部により撮像した画像の画像処理の一例を示す図である。図６において、矢印方向は、画像の輝度の変化を調べる方向を表す。制御部５０は、矢印方向に沿って、画像の輝度の変化を調べる。

画像の輝度は、ガラス板２が存在しない部分では一様に低く、ガラス板２が存在する部分では表面形状に応じて変化する。表面形状が平坦である部分では輝度が低く、表面形状が急激に変化する部分、例えば外周縁部や欠陥部などでは輝度が高い。外周縁部には、通常、切断や研削などによって傷がつきやすく、欠陥部が生じやすい。

画像の互いに対向する二辺の一方から他方に向けて輝度の変化を調べた場合に、輝度が急激に増加する点がガラス板２の外周縁４として検出される。ガラス板２の外周縁４は、輝度の絶対値や輝度の変化率などに基づいて検出される。輝度が急激に増加する点は、特定の方向に輝度の変化を調べることで検出される。

図６（ａ）は、画像の上辺から画像の下辺に向けて縦方向（以下、「第１方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ１とその近似直線ＡＳＬ１を示す。図６（ａ）の一部では、ガラス板２の内部だけで輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の欠陥部で輝度が急激に増加している。また、輝度が急激に変化する点Ｐ１と、近似直線ＡＳＬ１との誤差が大きい。

図６（ｂ）は、画像の左辺から画像の右辺に向けて横方向（以下、「第２方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ２とその近似直線ＡＳＬ２を示す。図６（ｂ）では、ガラス板２の内部から外部に向けて輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の外周縁４よりも少し内側の位置で輝度が急激に増加している。また、ガラス板２の欠陥部で輝度が急激に増加している。その結果、輝度が急激に増加する点Ｐ２と、近似直線ＡＳＬ２との誤差が大きい。

図６（ｃ）は、画像の右辺から画像の左辺に向けて横方向（以下、「第３方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べた場合に輝度が急激に増加する点Ｐ３とその近似直線ＡＳＬ３を示す。図６（ｃ）ではガラス板２の外部から内部に向けて輝度の変化を調べている。そのため、ガラス板２の外周縁４の位置で輝度が急激に増加している。また、輝度が急激に増加する点Ｐ３と、近似直線ＡＳＬ３との誤差が小さい。

尚、画像の下辺から画像の上辺に向けて縦方向（以下、「第４方向」と呼ぶ。）に輝度の変化を調べる場合、画像の一部では図６（ｂ）と同様にガラス板２の内部から外部に向けて輝度の変化を調べることになり、画像の他の一部では図６（ａ）と同様にガラス板２の内部だけで輝度の変化を調べることになる。そのため、ガラス板２の外周縁４の検出精度が低い。

図６（ａ）〜図６（ｃ）から明らかなように、図６（ｃ）に示すように第３方向に輝度の変化を調べることで、ガラス板２の外周縁４の検出精度を向上できる。輝度の変化を調べる方向は、予め設定されていてよい。

ところで、テーブル１０で保持されたガラス板２の撮像範囲を変更するため、テーブル１０と撮像部６０との相対位置を変更する場合、図３に示すように撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８ごとにｘｙ座標系でのガラス板２の向きが変わる。そのため、撮像範囲ＦＲ１〜ＦＲ８ごとに、輝度の変化を調べる方向を、第１方向〜第３方向の中から選択する必要がある。

そこで、制御部５０は、各画像において、第１方向の輝度の変化、第２方向の輝度の変化、第３方向の輝度の変化をそれぞれ調べ、第１方向〜第３方向の中で、輝度が急激に増加する点と近似直線との誤差が最も小さい方向を調べる。例えば、近似方法が最小二乗法の場合、第１方向〜第３方向の中で、残差の二乗和が最も小さい方向を調べる。制御部５０は、上記誤差が最も小さい方向を、ガラス板２の外周縁４の検出に用いる方向として選択する。

２ ガラス板
４ 外周縁
１０ テーブル
２０ 回転砥石
３０ 駆動部
５０ 制御部
６０ 撮像部

Claims (4)

1. テーブルに対する回転砥石の回転中心の目標軌跡に従って前記テーブルと前記回転砥石との相対移動を行い、前記テーブルで保持された板状体の外周縁を前記回転砥石の外周縁で研削する研削加工を、前記板状体を取り替えて繰り返す、板状体の加工方法であって、
   前記テーブルで保持された一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、予め設定された複数の撮像範囲で撮像部によって撮像するステップと、
   前記テーブルで保持された他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、前記予め設定された複数の前記撮像範囲で前記撮像部によって撮像するステップと、
   各前記撮像範囲における、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との位置関係に基づき、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との寸法変化量、および各前記撮像範囲の位置ずれを算出するステップとを有し、
   各前記撮像範囲において、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁に重ねるための、回転移動量および平行移動量の少なくとも一方を算出することで、各前記撮像範囲の位置ずれを算出する、板状体の加工方法。
2. 前記寸法変化量に基づき前記目標軌跡を補正し、補正後の前記目標軌跡に従って前記研削加工を行う、請求項１に記載の板状体の加工方法。
3. 板状体を保持するテーブルと、
   前記テーブルで保持された前記板状体の外周縁を研削する回転砥石と、
   前記テーブルと前記回転砥石とを相対的に移動させる駆動部と、
   前記テーブルに対する前記回転砥石の回転中心の目標軌跡に従って前記駆動部を制御して、前記板状体の外周縁を前記回転砥石の外周縁で研削する研削加工を行う制御部と、
   前記テーブルで保持された前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、予め設定された複数の撮像範囲で撮像する撮像部とを有し、
   前記制御部は、各前記撮像範囲における、一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との位置関係に基づき、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁と前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁との寸法変化量、および各前記撮像範囲の位置ずれを算出し、
   前記制御部は、各前記撮像範囲において、前記一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁を、前記他の一の前記板状体の前記研削加工後の外周縁に重ねるための、回転移動量および平行移動量の少なくとも一方を算出することで、各前記撮像範囲の位置ずれを算出する、板状体の加工装置。
4. 前記制御部は、前記寸法変化量に基づき前記目標軌跡を補正し、補正後の前記目標軌跡に従って前記研削加工を行う、請求項３に記載の板状体の加工装置。