JP6855780B2 - 曲面ガラス加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、曲面ガラス加工装置及び曲面ガラス加工方法に関する。

一般に、ガラス板から各種のガラス製品を切り出す場合、カッターによりガラス板に切線を形成し、この切線に沿ってガラス板を折り割り加工するカッタースクライブ方式が広く採用されている。折り割り加工されたガラス板は、研削加工機により切断端面が面取り加工され、所望の形状のガラス製品となる。このようなカッターを用いてガラス板に切線を形成する技術が、例えば特許文献１に記載されている。

また、ガラス製品を切り出すには、上記の折り割り加工の他に、例えば、ウォータージェットやレーザーカット等によりガラス板を荒切りする方法や、内周刃カッターやワイヤーカットを用いる方法もある。

国際公開第２００８／１３６２３９号

ウォータージェットを用いたカット方式は、カッタースクライブ方式やレーザーカット方式のような折り割り工程を必要としないため、簡便にガラス板のカットを行える。しかし、ウォータージェット装置は高価であり、メンテナンスのコストも高い。更に、高圧ポンプによる電力消費、砥粒や水の消費、廃液処理等のランニングコストがかかり、厳しい環境下でのメンテナンスを強いられる。また、切断面にチッピングが生じやすいため、仕上げ品質が低下して後加工の研削工程に負荷がかかる。更に、製品の切断形状によっては、ガラス板に割れやクラックが発生しやすく、量産加工には不向きである。
一方、レーザーカット方式は、仕上げ品質は良いが装置自体が高価であり、フィラメント交換等のランニングコストがかかる不利がある。

また、近年になって、３次元に曲げられた曲面ガラスからガラス製品を切り出すことが要望されるようになった。このような曲面ガラスの加工は、板ガラスの加工とは異なり、切線の加工や折り割り加工を、曲面ガラスの形状に応じて変更する必要がある。そのため、従来の加工設備では、多種多様な曲面ガラスの種類に適応した加工は困難であった。例えば、レーザーカット方式では、曲面ガラスの形状に応じてレーザ光の照射先を多軸制御する技術が未発達であり、種々の曲面ガラス板に十分に対応できない。また、内周刃カッターやワイヤーカット等の方式は、曲面ガラスのような曲面加工には不向きである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、曲面ガラスであっても、加工コストを増大させることなく、高い仕上げ品質のガラス製品が高効率で得られる曲面ガラス加工装置の提供を目的とする。

本発明は下記構成からなる。
（１） 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工装置であって、
前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
先端にカッターが取り付けられ回転駆動される主軸と、
前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
前記主軸と前記カッターとの間に介装され、前記カッターを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、を備え、
前記ガラス板支持部のガラス板支持面は、前記ガラス板の曲面形状と同等の形状の曲面にされ、
前記ガラス板支持部は、基台と、該基台の側方に配置された側方支持台と、前記側方支持台を前記基台に対して回転移動させて、前記ガラス板支持部に支持された前記ガラス板を折り割りする折り割り加工部と、を有し、
前記フローティング部は、前記カッターに作用する前記軸方向の力に応じて弾性変形し、前記カッターを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する弾性復元力を発生する弾性部材を有し、
前記カッターを前記ガラス板に押し当てた状態で、前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させて前記ガラス板に切線を形成し、前記ガラス板を前記折り割り加工部により前記切線に沿って折り割り加工する曲面ガラス加工装置。
（２） 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工装置であって、
前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
先端にカッターが取り付けられ回転駆動される主軸と、
前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
前記主軸と前記カッターとの間に介装され、前記カッターを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、
前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に相対移動させる軸方向移動機構と、
前記カッターの前記軸方向の変位量に応じて前記軸方向移動機構に駆動信号を出力する制御部と、
を備え、
前記フローティング部は、前記カッターに作用する前記軸方向の力に応じて弾性変形し、前記カッターを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する弾性復元力を発生する弾性部材を有し、
前記軸方向移動機構の駆動により、前記カッターの前記軸方向の設定高さを加工始点から加工終点までの間で、前記ガラス板の高さ変化に応じて階段状に設定し、
前記カッターを前記ガラス板に押し当てた状態で、前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させ、前記ガラス板に切線を形成する曲面ガラス加工装置。

本発明によれば、曲面ガラスであっても、加工コストを増大させることなく、高い仕上げ品質のガラス製品が高効率で得られる。

本発明の実施形態を説明するための図で、曲面ガラス加工装置の全体構成図である。 （Ａ）はカッターツールの要部斜視図、（Ｂ）はカッターの先端部の側面図である。 フローティング部の断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、フローティング部の動作を示す説明図である。 ガラス板支持部の平面図である 図５のVI-VI線断面図である。 曲面ガラス加工装置の制御ブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は切線加工工程の手順を示す説明図である。 ガラス板の切線加工時におけるカッターの基台との位置関係を示す説明図である。 ローラーツールの側面図である。 図５に示すＸ−Ｘ線断面矢視図であり、カッターを軸ＲＢに沿って移動する様子を示す動作説明図である。 図１１に示すガラス板の一端部から他端部までの曲面形状と、ガラス板を基準とするカッターの制御高さとの関係を模式的に示す説明図である。 ガラス板の曲面形状と、ガラス板を基準とするカッターの制御高さとの他の関係を模式的に示す説明図である。 傾動ステージによるガラス板支持部の動作説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は折り割り工程の手順を示す工程説明図である。 面取り工程の様子を示す工程説明図である。 ３次元の曲面形状を有するガラス板の斜視図である。 図１７に示すガラス板を切り出す切線を示す大判のガラス板の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜曲面ガラス加工装置の全体構成＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、曲面ガラス加工装置の全体構成図である。
曲面ガラス加工装置１００は、主軸１１に接続されるカッターツール（以降、カッターと略称する）１３により曲面形状を有するガラス板１５に切線を形成する切線加工と、ガラス板１５に形成された切線に沿ってガラス板１５を折り割りする折り割り加工と、主軸１１に接続される研削砥石１７によりガラス板１５の切断端面の面取り加工とを、数値制御される多軸のマシニングセンタ等の工作機械で実施する。

この曲面ガラス加工装置１００は、ガラス板支持部２１と、ガラス板支持部２１を支持するベース２３と、ガラス板支持部２１の上方に配置され、主軸１１を水平面（ＸＹ面）内で移動させる主軸移動ステージ２５と、ツール交換部であるオートツールチェンジャー２７とを備える。

ここで、本明細書においては、図１に示す主軸１１の軸方向である鉛直方向をＺ軸方向、図１の紙面垂直方向をＹ軸方向、Ｙ軸とＺ軸に直交する図１の左右方向をＸ軸方向とする。また、主軸１１の回転軸をθ軸、Ｘ軸に対する回転軸をＡ軸とする。

ガラス板支持部２１は、ベース２３に支持される基台３１と、基台３１の側方に配置された側方支持台３３Ａ，３３Ｂとを有する。基台３１と側方支持台３３Ａ，３３Ｂのガラス板支持面は、加工するガラス板１５の曲面形状と同等の形状の曲面にされている。基台３１には、図示しないガラス突き当てピンが設けられる。ガラス板１５は、このガラス突き当てピンに突き当たることで、基台３１上で位置決めされる。

基台３１には、ガラス板１５をエア吸引によりガラス板支持面に吸着固定する主吸着部３５が設けられ、側方支持台３３Ａ，３３Ｂには、それぞれ側方吸着部３７Ａ，３７Ｂが設けられる。主吸着部３５と側方吸着部３７Ａ，３７Ｂは、吸引管路３９，４１Ａ，４１Ｂを通じて電磁バルブ４３に接続され、吸引ポンプ４５から負圧が供給される。吸引ポンプ４５からの負圧は、電磁バルブ４３によって、主吸着部３５と側方吸着部３７Ａ，３７Ｂとに同時、又は選択的に供給可能となっている。

ガラス板支持部２１は、詳細を後述する折り割り加工部４６を備える。折り割り加工部４６は、側方支持台３３Ａ，３３Ｂを基台３１に対して下方に向けて回転移動させ、ガラス板支持部２１に支持されたガラス板１５を切線に沿って折り割り加工する。

ベース２３は、ガラス板支持部２１を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降移動させる昇降ステージ４７と、ガラス板支持部２１を水平面（ＸＹ面）からＸ軸に対する回転軸（Ａ軸）回りに傾斜させる傾動ステージ４９とを備える。傾動ステージ４９は、Ｙ軸に対する回転軸（Ｂ軸）回りにガラス板支持部２１を傾斜させる機能を有していてもよい。

主軸移動ステージ２５は、θ軸回りに回転駆動する図示しないモータを備えた主軸１１を、ガラス板支持部２１上でＸ方向及びＹ方向に移動させる。主軸１１には、コレットチャック５３に接続されるフローティング部５５のシャンク５１が取り付けられる。コレットチャック５３には、各種ツールが着脱自在に取り付けられる。

図２（Ａ）はカッターツールの要部斜視図、図２（Ｂ）はカッターの先端部の側面図である。図２（Ａ）に示すように、カッター１３は、スクライビングホイール５７と、スクライビングホイール５７の回転軸５７ａを先端部で回転自在に支持するホイール支持部材５８と、ホイール支持部材５８の基端部が保持されるカッターホルダ５９とを有する。スクライビングホイール５７は、図２（Ｂ）に示すように、ホイールの円周稜線に沿って刃先が形成される。

カッターホルダ５９は、スクライビングホイール５７の回転軸５７ａの向き、即ち、カッター進行方向を変更する機構を有していてもよい。この機構の一例として、スクライビングホイール５７が支持されるホイール支持部材５８をカッターホルダ５９の軸線周りを回転可能に支持する機構が挙げられる。また、スクライビングホイール５７の回転軸５７ａは、カッターホルダ５９の軸線と交差しないことが好ましい。その場合、カッター１３をスクライビングホイール５７側から見た平面視において、カッター１３の進行方向の後方側にスクライビングホイール５７の回転軸５７ａが配置されることがより好ましい。この配置により、切線加工を行う際の方向制御性が向上する。

なお、カッター１３は、スクライビングホイール５７がホイールの円周稜線に突起を設けたものであってもよく、スクライビングホイール５７に代えてカッターピンを用いてもよい。例えば、三星ダイヤモンド工業製のＰｅｎｅｔｔ（登録商標），ＡＰＩＯ(登録商標)や、超硬カッター等が使用可能である。但し、安価でカッター切断技術の実績が豊富であり、切線加工条件を簡単に適正化できる点、及びガラス板に生じるチッピングを低減できる点で優れていることから、スクライビングホイールを用いることが好ましい。

スクライビングホイール５７は、円周稜線の軸方向両側の傾斜面の開き角である刃先角度αが、１００〜１６０°であることが好ましく、１１０〜１５０°がより好ましく、１２０〜１４５°が更に好ましい。ガラス板１５の厚さが薄いものは刃先角度が小さい刃が好ましく、ガラス板１５の厚さが厚いものは刃先角度が大きい刃が好ましい。

本構成の曲面ガラス加工装置１００に用いるガラス板１５は、厚さが０．５〜８ｍｍであり、とりわけ０．７〜３ｍｍの厚さのガラス板が頻繁に用いられる。上記のガラス板の場合、刃先角度αを１２０〜１４５°にすることが好ましい。更に、０．７〜３ｍｍの板ガラスを成型して曲面形状を付与すると、僅かに板厚偏差が生じる。この板厚偏差が生じても精度の高い切線が形成可能な刃先角度αは、１２０〜１４５°である。

上記のカッター１３は、加工時に加工送り方向を向かせるように、θ軸回りの旋回位置が主軸１１の駆動によって制御される。

オートツールチェンジャー２７は、ツールを吸着保持するツール保持部をそれぞれ先端部に有する一対のアーム６１と、一対のアーム６１を、軸６３を中心とする回転と軸方向移動とを行う交換駆動部６５と、図示はしないが、アーム６１の一方のツール保持部に吸着保持させることを可能に複数のツールが配置されたツールストッカと、を備える。図示例においては、一方のツール保持部に、ツールストッカに配置された研削砥石１７が保持される。他方のツール保持部は、図中点線で示す退避位置の主軸１１のコレットチャック５３に保持されたカッター１３が、交換駆動部６５によって着脱可能となる。つまり、オートツールチェンジャー２７は、ツールストッカに用意された複数種のツールの中から所望のツールを、選択的にコレットチャック５３に取り付け、取り外しでき、コレットチャック５３のツール交換を自動で行えるようにしている。

ツールストッカには、上記のカッター１３，研削砥石１７、の他、後述するローラー等が用意されている。研削砥石１７は、求められる加工精度に応じて複数種類が備えられていることが好ましい。最初は目の粗い研削砥石で加工した後、徐々に目の細かい研削砥石で加工することで、所望の表面性状に仕上げができる。目の粗い研削砥石の材質としては、アルミナ、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ダイヤモンド等を使用でき、研削性、硬度の点では、材質がダイヤモンドであることが好ましい。目の粗い研削砥石の粗さとしては、＃８０〜＃５００が好ましく、＃２００〜＃４００がより好ましい。一方、目の細かい研削砥石の材質としては、アルミナ、ｃＢＮ、ダイヤモンド等を使用でき、研削性、硬度の点では、材質がダイヤモンドであることが好ましい。目の細かい研削砥石の粗さとしては、＃３００〜＃３０００が好ましく、＃４００〜＃１２００がより好ましい。

なお、主軸１１に研削砥石１７を取り付けてガラス板１５を面取り加工する際は、加工部にクーラント（水溶性研削液）を供給しながら加工する。

図３はフローティング部の断面図である。
フローティング部５５は、主軸とツールとの間に介装され、主軸１１に挿着されるシャンク５１と、円筒状のカラー６７と、カラー６７の内径部６７ａに嵌挿されるスリーブ６９と、コイルバネ７１と、コイルバネ７１を覆うホルダ７３と、を備える。カラー６７は、軸方向一端部がシャンク５１に固定され、軸方向他端部が径方向外側に突出する上部連結フランジ６７ｂが形成される。コイルバネ７１は、上部連結フランジ６７ｂと下部連結フランジ６９ｂとの間に配置される弾性部材である。ホルダ７３は、上部連結フランジ６７ｂの軸方向外側の端面に当接する当接面７３ａと、下部連結フランジ６９ｂの軸方向外側の端面に当接する当接面７３ｂとを有し、コイルバネ７１を覆って配置される。コイルバネ７１は、圧縮された状態で上部連結フランジ６７ｂと下部連結フランジ６９ｂとの間に配置され、コレットチャック５３を軸方向下方のガラス板支持部２１側に向けて付勢する。

図４（Ａ），図４（Ｂ）は、フローティング部５５の動作を示す説明図である。
上記構成のフローティング部５５は、図４（Ａ）に示す状態から、図４（Ｂ）に示すように、軸方向力Ｆがコレットチャック５３に負荷されると、コイルバネ７１が軸方向力Ｆに応じて弾性変形して圧縮される。コイルバネ７１は、この圧縮による弾性復元力を発生する。発生した弾性復元力は、コレットチャック５３に伝達され、コレットチャック５３に取り付けたカッター１３をガラス板１５へ押し当てる押圧力として作用する。

コイルバネ７１は、自由長が４０〜５０ｍｍのものを使用できる。バネ自体の弾性復元力は、１．９ Ｎ〜３０ Ｎであり、好ましくは４．９Ｎ〜９．８Ｎである。また、コイルバネ７１のバネ定数は、０．１〜２０ Ｎ／ｍｍであり、好ましくは０．３〜２．０ Ｎ／ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．０ Ｎ／ｍｍである。上記のコイルバネ７１によれば、カッター１３をガラス板１５へ押し当てる押圧力を、１．７Ｎ〜１１．８Ｎの範囲内にできる。また、コイルバネ７１はカッター１３による加工時に、カッター１３を０．１ｍｍ以上、好ましくは４〜５ｍｍ、フローティング部５５に押し込まれた状態にすることが好ましい。このコイルバネ７１の軸方向変形ストロークは、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、大きく湾曲したガラス板であっても、ツールをガラス板表面に当接させたまま、ガラス板表面に沿ってツールを移動可能にするためである。

なお、図３に示すフローティング部５５の構成は一例であって、これに限らない。例えば、本構成においては、コイルバネ７１として丸形コイルスプリングを用いているが、ガススプリング、スポンジやウレタン等の柔軟な弾性部材を用いた構成としてもよい。また、ガラス板１５の形状によっては、弾性部材に代えて低摩擦シリンダも使用できる。

図５はガラス板支持部２１の平面図である。ガラス板支持部２１は、基台３１と一方の側方支持台３３Ａとがヒンジ部７５Ａを介して接続され、基台３１と他方の側方支持台３３Ｂとがヒンジ部７５Ｂを介して接続される。ヒンジ部７５Ａ，７５Ｂは、基台３１の下面にヒンジプレート７６Ａ，７６Ｂが取り付けられ、側方支持台３３Ａ，３３Ｂをピン７８Ａ，７８Ｂにより軸支する。これにより、側方支持台３３Ａ，３３Ｂは、ピン７８Ａ，７８Ｂの軸ＲＡ，ＲＢを中心として、下方に向けて回転自在に支持される。

上記構成の側方支持台３３Ａ，３３Ｂは、ヒンジ部７５Ａ，７５Ｂのピン７８Ａ，７８Ｂを外すだけで簡単に基台３１から分離できる。これにより、側方支持台３３Ａ，３３Ｂのメンテナンスが容易になる。

図６は図５のVI-VI線断面図である。基台３１の下面に取り付けられたヒンジプレート７６Ｂは、モータやエアシリンダ等のアクチュエータ８１の本体８１ａが設けられる。図５に示すヒンジプレート７６Ｂの軸ＲＢに沿った両端部は、ヒンジプレート７６Ｂに支柱７７Ａ，７７Ｂが立設され、支柱７７Ａ，７７Ｂの先端側に側方支持台３３Ｂがピン７８Ｂにより軸支される。

側方支持台３３Ｂの下面には、アクチュエータ８１の駆動により出没されるロッド８１ｂを、ロッド８１ｂの軸線に対して傾斜可能に支持するロッド支持部７９が取り付けられる。アクチュエータ８１は、図６に示す状態からロッド８１ｂを引き戻すことで、側方支持台３３Ｂを、ピン７８Ｂを中心として回転駆動させる。支柱７７Ａ，７７Ｂは、ピン７８Ｂの軸（軸ＲＢ）位置Ｐ_０を、基台３１のガラス板支持面３１ｂと一致させている。そのため、側方支持台３３Ａは、基台３１のガラス板支持面３１ｂと同一面上の軸ＲＢを中心に回転する。

つまり、側方支持台３３Ｂは、ガラス板１５が支持されるガラス板支持面３３ａが、基台３１のガラス板支持面３１ｂを延長した仮想支持面に沿ったガラス支持位置と、この仮想支持面と交差するガラス折り位置と、に移動可能に基台３１に接続されている。

これにより、基台３１と側方支持台３３Ｂのガラス板支持面３１ｂ，３３ａに支持されたガラス板１５を、軸ＲＢを支点として折り割りできる。つまり、ヒンジ部７５Ａ，７５Ｂとアクチュエータ８１は、ガラス板１５を折り割りする折り駆動機構８３として機能する。

なお、側方支持台３３Ｂは、ガラス板１５が支持されるガラス板支持面３３ａが、基台３１のガラス板支持面３１ｂを延長した仮想支持面に沿った高さ位置に配置される。しかし、基台３１に支持されて側方支持台３３Ｂに向けて延出されたガラス板１５と、側方支持台３３Ｂのガラス板支持面３３ａの間には、僅かな隙間δがあってもよい。その場合、側方支持台３３Ｂに負圧を供給して、ガラス板１５の端部が側方支持台３３Ｂのガラス板支持面３３ａにガラス板１５を吸着させると、上記の隙間分の変位によってガラス板１５に歪みが生じ、ガラス板１５が切線で切断される。この隙間δは０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、０．２ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。前記範囲であれば、側方支持台に負圧を供給するとガラス板１５が側方支持台３３Ｂに十分に変位し、切線においてガラスを折る十分な力が得られる。

上記したヒンジ部７５Ｂの構成及びその動作は、ヒンジ部７５Ａについても同様であるため、ここではその説明を省略する。

図７は曲面ガラス加工装置１００の制御ブロック図である。
上記構成の曲面ガラス加工装置１００は、制御部８５によって統括制御される。具体的には、制御部８５は、主軸移動ステージ２５のＸ軸駆動部とＹ軸駆動部に接続され、主軸１１をＸＹ平面内の任意の位置に移動させる。これにより、主軸１１に取り付けられたツールをガラス板支持部２１上の任意の位置に配置、走査でき、且つ、退避位置でツール交換を実施できる。

制御部８５は、主軸１１のθ軸駆動部に接続され、主軸１１に取り付けられたツールを回転駆動する。ツールがカッター１３である場合、図２に示すカッター１３をカッターホルダ５９の軸線回りに旋回させることで、スクライビングホイール５７の向きを変更する。ツールが研削砥石１７である場合、研削砥石１７を回転して研削加工が行える。

制御部８５は、昇降ステージ４７のＺ軸駆動部に接続され、ガラス板支持部２１をＺ軸方向に昇降駆動する。これにより、ツールとガラス板１５との垂直距離を変更できる。

制御部８５は、傾動ステージ４９のＡ軸駆動部に接続され、ガラス板支持部２１をＸ軸に対して回転（水平面から傾斜）駆動する。これにより、カッター１３のガラス板１５への押し当て方向を、ガラス板１５の厚さ方向に一致させる等、主軸１１の軸方向とガラス板１５の接線方向との角度を任意に変更できる。なお、制御部８５を図示しないＢ軸駆動部に接続し、ガラス板支持部２１をＹ軸に対して回転（水平面から傾斜）駆動してもよい。

制御部８５は、ツール交換部２７の交換駆動部６５に接続され、主軸１１に取り付けるツールを、カッター１３から研削砥石１７に交換、又は研削砥石１７からカッター１３に交換、或いは、他のツールに交換する。これにより、加工種類に応じたツール交換が可能となり、ガラス板１５への各種機械加工の適用範囲を拡大できる。

制御部８５は、電磁バルブ４３と吸引ポンプ４５に接続され、ガラス板支持部２１の基台３１に設けた主吸着部３５、側方支持台３３Ａ，３３Ｂに設けた側方吸着部３７Ａ，３７Ｂへ選択的に負圧を供給する。これにより、主吸着部３５でガラス板１５を吸着保持しながら、側方支持台３３Ａ，３３Ｂのガラス板１５の吸着保持を解除できる等、部分的に吸着のオンオフや、吸着力を変更できる。

制御部８５は、折り駆動機構８３のアクチュエータ８１に接続され、側方支持台３３Ａ，３３Ｂを回転駆動する。これにより、ガラス板１５を移動させることなく、ガラス板１５をガラス板支持部２１に支持させたまま、詳細を後述する折り割り加工を実施できる。更に、詳細を後述するガラス板１５の切断端面の面取り加工を実施できる。

また、制御部８５は、入力部８７、記憶部８９に接続される。記憶部８９には、ワークとなるガラス板の形状、材料、特性等に応じて、曲面ガラス加工装置１００の各部を駆動するための駆動プログラムが予め登録されている。制御部８５は、入力部８７から入力される指示に基づいて曲面ガラス加工装置１００を駆動する。駆動プログラムは、加工するガラス板毎に用意された専用の駆動プログラムであってもよく、加工するガラス板に対する寸法等の各種パラメータを入力して動作させる汎用の駆動プログラム等、適宜なものが使用可能である。また、ＬＡＮ回線等を介した通信により、曲面ガラス加工装置１００の外部から駆動（加工）のための各種情報をダウンロードして動作させる形態や、曲面ガラス加工装置１００を通信によりリモート駆動させる形態で加工を行ってもよい。

なお、上記構成の曲面ガラス加工装置１００は、主軸１１とガラス板支持部２１とを主軸１１の軸方向に相対移動させる軸方向移動機構として、ベース２３の昇降ステージ４７を用いているが、これに限らない。例えば、主軸１１をガラス板支持部２１に対して昇降移動させる構成としてもよい。また、主軸１１とガラス板支持部２１とを主軸１１の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構として、主軸移動ステージ２５を用いているが、これに限らない。例えば、ガラス板支持部２１を主軸１１に対して水平面内で移動させる構成としてもよい。

更に、曲面ガラス加工装置１００は、主軸１１によってカッター１３を加工送り方向に向かせているが、主軸１１による駆動に限らず、ガラス板支持部２１側をθ軸回りに旋回する構成としてもよい。そして、カッター１３のガラス板１５への押し当て方向をガラス板１５の厚さ方向に一致させる傾動機構として、ベース２３の傾動ステージ４９を用いているが、主軸１１を鉛直方向から傾斜させる構成としてもよい。

＜曲面ガラスの加工工程の概要＞
次に、上記構成の曲面ガラス加工装置１００による曲面ガラス加工方法の手順について説明する。
曲面ガラスの加工工程は、概略的には、次の手順に沿って行う。
（Ｓｔ．１）図１に示すように、成型後のガラス板１５を、曲面ガラス加工装置１００のガラス板支持部２１に位置決めして載置する。
（Ｓｔ．２）吸引ポンプ４５に接続された電磁バルブ４３を駆動して、ガラス板支持部２１に載置されたガラス板１５を吸着固定する。このとき、基台３１の主吸着部３５と側方支持台３３Ａ（３３Ｂ）の側方吸着部３７Ａ（３７Ｂ）を共に負圧にする。なお、前述したように、側方吸着部３７Ａ（３７Ｂ）のガラス板支持面３３ａとガラス板１５との間に隙間δを有する場合には、側方吸着部３７Ａ（３７Ｂ）を負圧にせず、主吸着部３５のみ負圧にする。
（Ｓｔ．３）主軸１１にカッター１３を取り付けて、ガラス板支持部２１の基台３１と側方支持台３３Ａ（３３Ｂ）との間で、ガラス板１５に切線を形成する。
（Ｓｔ．４）側方支持台３３Ａ（３３Ｂ）を折り割り機構により駆動して、ガラス板１５を切線に沿って折り割りする。又は、上記δを有する場合には、側方吸着部３７Ａ，３７Ｂを負圧にして、ガラス板１５を折り割りする。
（Ｓｔ．５）側方支持台３３Ａ（３３Ｂ）への負圧供給を停止し、側方支持台３３Ａ（３３Ｂ）上のガラス片の吸着固定を解除する。これにより、ガラス板片を廃材として除去する。
（Ｓｔ．６）折り割りしたガラス板１５の切断端面を面取り加工する。

＜切線加工工程＞
最初に、切線加工工程について説明する。
図８（Ａ）〜（Ｃ）は切線加工工程の手順を示す説明図である。なお、側方支持台３３Ａと３３Ｂでは、それぞれ同様の加工がなされる。そのため、以下の説明においては、側方支持台３３Ｂの側の動作を説明し、側方支持台３３Ａの側の動作については、その説明を省略する。

まず、図８（Ａ）に示すように、ガラス板支持部２１（基台３１と側方支持台３３Ｂのガラス板支持面３１ｂ，３３ａ）上に載置されたガラス板１５を、基台３１の主吸着部３５に負圧を供給することで基台３１に吸着させる。次に、図１に示す主軸移動ステージ２５の駆動によって、カッター１３を基台３１と側方支持台３３Ｂとの間に移動させ、ガラス板１５に押し当てられる位置まで昇降ステージ４７を駆動する。また、主軸１１をθ軸回りに旋回させて、カッター１３を、切線（切線となる予定線）に沿う方向である加工送り方向に向ける。

カッター１３をガラス板１５に押し当てた図８（Ｂ）に示す状態では、フローティング部５５のコイルバネ７１を図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態に向けて押し縮め、カッター１３をガラス板１５に所定の押し当て力で付勢する。

カッター１３によるガラス板１５の切線形成位置（距離Ｌの位置）は、ガラス板１５を吸着支持する基台３１の外周縁から、外側に向けて１〜５ｍｍの位置とする。好ましくは、１〜３ｍｍの位置とする。これは、比較的均一な切線の形成が行え、次工程の面取がしやすくなるためである。

図９はガラス板１５の切線加工時におけるカッター１３の基台３１との位置関係を示す説明図である。基台３１に片持ち支持されるガラス板１５は、基台３１の端部からの距離Ｌの位置に切線が形成される。距離Ｌを上記した範囲にすることで、ガラス板１５の撓みを小さく抑えつつ、良好な切線を加工できる。

この状態で、主軸移動ステージ２５を駆動することにより、カッター１３を切線の予定線に沿って移動させる。すると、図８（Ｃ）に示すように、ガラス板１５に切線９１が形成される。切線９１の溝深さは、ガラス板１５の厚さの５％以上、２０％以下とすることが好ましい。これは,ガラス切断に適切な傷深さとなり、ガラス板１５の望んでいない位
置での割れを抑制できるためである。

また、図８（Ｃ）に示すように、切線９１より側方側にローラーを押し当てながら移動させ、切線９１を進行させる処理を施してもよい。図１０にローラーツールの側面図を示す。ローラーツール（以下、ローラーとも称する）９３は、樹脂ローラー９４と、樹脂ローラー９４を転がり軸受９６を介して回転自在に保持するローラーホルダ９８とを有する。ローラー９３を用いる場合、図１に示すオートツールチェンジャー２７により、主軸１１に取り付けたカッター１３をローラー９３に交換する。そして、主軸移動ステージ２５を駆動して、ローラー９３を切線９１より側方側に押し当てながら、切線９１の形成方向に沿って樹脂ローラー９４を転動させる。これにより、ガラス板１５の切線９１が、その形成方向へ更に延ばされる。また、押し当て条件によっては、切線９１でガラス板１５が割れ、ガラス板片の廃棄が確実に行われるようになる。

ここで、上記のカッター１３とガラス板支持部２１との相対移動による切線加工の制御について説明する。
図１１は図５に示すＸ−Ｘ線断面矢視図であり、カッター１３を軸ＲＢに沿って移動する様子を示す動作説明図である。ガラス板１５及び基台３１は、軸ＲＢに沿って上側に向けて凸となる凸状曲面を有する。このガラス板１５の一端部Ｐstから他端部Ｐendに向けて、軸ＲＢに沿ってカッター１３を押し当てながら走査し、ガラス板１５に切線を形成する。このとき、制御部８５は、主軸移動ステージ２５と昇降ステージ４７に駆動信号を出力して、カッター１３による切線加工を行う。

図１２は、図１１に示すガラス板１５の一端部Ｐstから他端部Ｐendまでの曲面形状（Ｚ軸方向の高さ）と、ガラス板１５を基準とするカッター１３の制御高さとの関係を模式的に示す説明図である。本構成においては、カッター１３がＺ軸方向に固定され、ガラス板１５がＺ軸方向に昇降駆動される。しかし、ここでは説明を簡単にするため、ガラス板１５を基準として、カッター１３のガラス板１５に対する相対高さを制御するものとして説明する。すなわち、固定されたガラス板１５に、カッター１３をＺ軸方向に駆動することで切線加工することを、本構成による制御と等価な制御として説明する。

制御部８５は、主軸移動ステージ２５にＸＹ平面における加工始点座標（Ｘst,Ｙst）と加工終点座標(Ｘend，Ｙend)を指示する。また、制御部８５は、昇降ステージ４７にカッター１３のＺ軸方向の加工始点座標（ｚst）を指示する。

ここで、Ｚ方向の加工始点座標（ｚst）は、ガラス板１５のＺ軸方向の加工始点座標（Ｚst）より相対的に低い位置に設定される（Ｚst＞ｚst）。つまり、ガラス板１５の高さよりもカッター１３の設定高さが相対的にδａだけ低くなるように、昇降ステージ４７を駆動する。実際には、カッター１３は、ガラス板１５に突き当たり、ガラス板１５の高さよりも低くはならない。つまり、高さの差δａは、カッター１３が接続されたフローティング部５５のコイルバネ７１を押し縮め、コイルバネ７１に弾性変形を生じさせる。その結果、コイルバネ７１の弾性変形による弾性復元力が、カッター１３を介してガラス板１５に伝達される。つまり、カッター１３は、指定されたＺ軸方向の高さｚstには至らず、ガラス板１５のＺ軸方向の高さＺstと略等しい高さ位置で、ガラス板１５をガラス板支持部２１側へ付勢する。

次に、制御部８５は、カッター１３をガラス板１５の表面に押し当てた状態で、加工終点に向けて移動するように、主軸移動ステージ２５を駆動する。主軸１１がガラス板１５の表面に沿って移動すると、カッター１３はガラス板１５の曲面形状に応じてＺ軸方向に従動する。このときのカッター１３のＺ軸方向への変位は、コイルバネ７１の伸縮によって吸収され、ガラス板１５に大きな圧力が負荷されることはない。

コイルバネ７１のＺ方向の伸縮は、軸方向変形ストロークの範囲に限られる。そのため、制御部８５は、発生するＺ軸方向の変位量に応じて、昇降ステージ４７に駆動信号を出力し、昇降ステージ４７の駆動によりカッター１３のＺ軸方向の設定高さを変更する。これにより、カッター１３のＺ軸方向への変位量がコイルバネ７１の軸方向変形ストロークを超過することを防止できる。

図１２に示すように、カッター１３の設定高さは、加工始点から加工終点までの間で、ガラス板１５の高さ変化に応じて階段状に設定される。図中、ハッチングで示すＺ軸方向の差ΔＺは、コイルバネ７１の伸縮によって吸収され、カッター１３のガラス板１５への押圧力として作用する。

制御部８５は、例えば、このＺ方向の差ΔＺがコイルバネ７１の軸方向変形ストロークの６０％〜９５％、好ましくは７５％〜９０％に達した際に、昇降ステージ４７を駆動して、Ｚ方向の差ΔＺが軸変形ストロークの５％〜４０％、好ましくは１０％〜２５％の領域になるようにカッター１３の設定高さを変更する。こうすることで、コイルバネ７１からの弾性復元力が、切線加工に適切な荷重範囲内に維持できる。

本構成の曲面ガラス加工装置１００によれば、カッター１３と主軸１１との間にフローティング部５５を設けることで、曲面形状を有するガラス板１５に切線加工を施す場合、ガラス板１５に対するカッター１３の高さ位置の調整を簡略化できる。つまり、切線加工に伴うガラス板１５の高さ位置の変化に応じて、カッター１３の高さ位置を細かい間隔で逐次変更する必要がなくなり、Ｚ軸方向駆動の実行間隔（主軸１１の高さ位置の更新間隔）を長くできる。その結果、高さ位置を逐次変更する場合と比較して、主軸１１のＺ軸方向駆動の実行頻度を低減できる。

上記の昇降ステージ４７によるカッター１３の設定高さの変更は、コイルバネ７１の伸縮量を測定し、測定された伸縮量の測定結果に応じて実施できる。また、ガラス板１５の形状情報が記録されたワーク形状テーブルを予め用意し、このワーク形状テーブルを参照して実施することであってもよい。更に、予め、ガラス板１５に対応する切線加工プログラムを用意して、この切線加工プログラムに基づいて、主軸移動ステージ２５や昇降ステージ４７等を駆動してガラス板１５に切線加工を行うことであってもよい。その場合、Ｚ軸方向駆動の実行頻度を低減できるため、高さ位置を逐次変更する場合と比較して、切線加工プログラムの作成が簡単になる。

平坦なガラス板に切線加工を行う場合、例えばカッターの支軸にエアシリンダを設け、エアシリンダによりガラス板にカッターを押し当てる構成が採用される。この構成においては、平坦なガラス板の加工が前提であるため、エアシリンダによるＺ軸方向の変位量は極めて小さい。そのため、平坦なガラス板を加工する装置では、本構成の曲面ガラス加工装置１００で取り扱うような３次元の曲面形状を有するガラス板１５に対しては、Ｚ軸方向の高さ変化が過大であり、高さ調整に対応することは困難となる。

また、エアシリンダは、Ｚ軸方向の変位量が大きい場合に、移動動作の追従が間に合わないことがある。これは、エアシリンダが急速応答性に乏しいことに起因する。よって、Ｚ軸方向への変位が大きい場合には、弾性部材としてバネ材を用いることが好ましい。また、弾性部材としてエアシリンダを組み込むと、装置が大型化、複雑化することからも、バネ等を用いることが好ましい。

図１３はガラス板１５の曲面形状（Ｚ軸方向の高さ）と、ガラス板１５を基準とするカッター１３の制御高さとの他の関係を模式的に示す説明図である。ガラス板１５の曲面形状が、図１２に示すような湾曲形状より複雑である場合や、単位長さ当たりの高さ変化量が大きい場合、カッター１３の高さ位置を変更する頻度を高める必要がある。また、曲面形状が複雑であるほど、ガラス板１５の形状情報が膨大となり、記憶部８９の記憶容量や、制御部８５の演算処理能力の要求が高くなる。その結果、コストの増大や処理速度の低下を招くことになる。

しかし、本構成の曲面ガラス加工装置１００によれば、ガラス板１５が複雑な曲面形状を有していても、Ｚ軸方向の駆動制御を煩雑にすることやコスト増大を招くことなく、切線加工を実施できる。すなわち、切線加工中にガラス板１５とカッター１３とにＺ軸方向の相対移動が生じても、フローティング部５５のコイルバネ７１がこの相対移動を吸収する。そのため、Ｚ軸方向の相対移動量がコイルバネ７１の軸方向変形ストロークの範囲内であれば、Ｚ軸方向の高さ調整を行う必要がなく、Ｚ軸方向の駆動が煩雑にならない。

図１４は傾動ステージ４９によるガラス板支持部２１の動作説明図である。
傾動ステージ４９は、ガラス板支持部２１をＸ軸に対する回転軸（Ａ軸）回りに傾斜させられる。また、傾動ステージ４９は、Ｙ軸に対する回転軸（Ｂ軸）回りに傾斜させる機能を有していてもよい。この傾動ステージ４９によれば、カッター１３のガラス板１５への押し当て方向を任意に変更できる。

本構成においては、カッター１３からガラス板１５への押し当て方向は、主軸１１の軸方向となる。そのため、傾動ステージ４９を駆動して、切線加工位置におけるガラス板１５の法線Ｖを主軸１１の軸方向に合わせることで、カッター１３の押し当て方向がガラス板１５の板厚方向に一致する。これにより、ガラス板１５に一定の断面形状の切線を安定して加工でき、切断端面の品質を向上できる。

なお、カッター１３の押し当て方向をガラス板１５の板厚方向に完全に一致させなくても、板厚方向に向けて傾けるだけであってもよい。その場合にも、折り割りによるガラス板１５の切断端面を、高品質な性状にできる。

制御部８５は、カッター１３をＸＹ面内で移動させる切線加工の最中に、傾動ステージ４９を同時に駆動させられる。これにより、カッター１３のガラス板１５への押し当て方向を、常にガラス板１５の板厚方向に一致させ続けられる。また、傾動ステージ４９のＡ軸回りへの傾斜に加え、Ｂ軸回りにも同時に傾斜させることにより、ガラス板１５の任意の曲面形状に応じて、常にカッター１３のガラス板１５の押し当て方向を所望の方向に変更できる。

上記構成によれば、切線加工により形成される切線の溝形状を、ガラス板１５の部位によらずに一定にできる。その結果、後述する折り割り加工後のガラス板１５の切断端面にチッピングが生じにくくなり、切断端面品質の低下を抑制できる。
＜折り割り工程＞
次に、折り割り工程について説明する。
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は折り割り工程の手順を示す工程説明図である。まず、図１５（Ａ）に示すように、主吸着部３５によってガラス板支持部２１上に吸着されたガラス板１５を、アクチュエータ８１の駆動による曲げによって図１５（Ｂ）に示すように折り割りする。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、アクチュエータ８１を駆動して、側方支持台３３Ｂを更に回転させる。そして、側方支持台３３Ｂの回転途中で、電磁バルブ４３（図１参照）による側方吸着部３７Ｂへの負圧の供給を停止する。この負圧の供給停止は、吸引管の途中に設けたリーク弁により大気解放することで行う。その他、電磁バルブ４３の駆動により行ってもよい。

すると、側方吸着部３７Ｂに吸着された切断後のガラス廃材１５Ａは、側方支持台３３Ｂから外れてガラス板支持部２１から排除される。そして、ガラス板１５は、切断端面１５ａが、基台３１の端面３１ａから外側に突出した状態で基台３１に支持される。

上記の折り割り工程においては、切線加工工程で切線を形成したガラス板１５を、ガラス板支持部２１の基台３１に支持させたままで、引き続き折り割り工程を実施する。つまり、本工程においては、切線加工後にガラス板１５を移動させる必要がなく、主軸１１側とは独立して折り割り加工が可能となる。そのため、切線加工完了時から折り割り加工の開始までの所要時間が短くて済み、加工のタクトアップを図れる。

＜面取り工程＞
次に、面取り工程について説明する。
図１６は面取り工程の様子を示す工程説明図である。
ここでは、前述の折り割り工程によって切断されたガラス板１５の切断端面１５ａを、回転駆動される研削砥石１７により面取り加工する。

制御部８５は、まず、図１に示す主軸１１のコレットチャック５３に取り付けられていたカッター１３を、オートツールチェンジャー２７により研削砥石１７へ交換する。次いで、主軸移動ステージ２５と昇降ステージ４７の駆動により、研削砥石１７をガラス板１５の切断端面１５ａの位置に移動させる。そして、主軸１１により研削砥石１７を回転駆動しながら、研削砥石１７を切断端面１５ａに沿って送り、ガラス板１５の切断端面１５ａを研削する。

研削砥石１７の砥石外周面は、軸断面が凹状の面取り形状とされている。面取り加工は、ガラス板１５の切断端面１５ａに砥石外周面の形状を転写することでなされる。

上記の面取り加工は、折り割り加工されたガラス板１５を、ガラス板支持部２１の基台３１に支持させたままで、折り割り加工に引き続き実施される。そのため、折り割り加工後にガラス板１５をＸＹ面内で移動させる必要がなく、また、ガラス板支持部２１に支持させたままで面取り加工が行える。これにより、折り割り加工完了時から面取り加工の開始までの所要時間を短縮でき、タクトアップが図られる。

面取り工程の完了後、ガラス板１５を取り外し、側方支持台３３Ｂを初期位置に戻す。以上でガラス板１５の加工を終了する。

上記構成の曲面ガラス加工装置１００によれば、ガラス板が複雑な曲面形状を有し、４軸を同時動作させる駆動が必要な場合でも、フローティング部５５の弾性部材がＺ方向の変位を吸収するため、Ｚ方向に関しての駆動プログラムを簡素化できる。また、ガラス板１５が、曲率半径の大きい形状であれば、主軸１１をＺ軸駆動させずに済み、３軸制御の駆動プログラムで加工可能となる。

そして、本曲面ガラス加工装置１００によれば、加工装置内でガラス板１５の切線加工と、折り割り加工と、ガラス板１５の切断端面の面取り加工とを、ガラス板１５を基台３１に固定したまま、連続して実施できる。このため、切線加工、折り割り加工、面取り加工を、その加工完了の度にガラス板１５をガラス板支持部２１から着脱させる必要がなく、また、加工ステージを別々に設けて、ガラス板１５をステージ間移動させることもない。更に、加工完了の度にガラス板１５を位置決めする必要がない。よって、ガラス板１５の加工を、迅速に、しかも高精度に行うことが可能となる。

そして、ウォータージェット方式やレーザーカット方式のようなランニングコスト、メンテナンスコストが高い加工装置によらず、広く一般に使用されるマシニングセンタにより曲面ガラス加工装置１００を構成するため、高い生産効率で、低コストな曲面ガラス加工が行える。

更に、カッター切断技術の実績が豊富で安価なスクライビングホイールを用いて切線加工を行うため、豊富なデータを用いて簡単に切線加工条件を適正化でき、ガラス板に生じるチッピングを低減できる。その結果、低コストで高い切断面品質が安定して得られる。

上記構成の曲面ガラス加工装置１００によれば、例えば、図１７に示す３次元の曲面形状を有するガラス板１５に対する加工が可能である。すなわち、側方の端面に直線部９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ、９５ｆ、及び曲線部９７ａ，９７ｂを有するガラス板１５に、切線を形成する切線加工工程と、形成した切線に沿ってガラス板を折り割りする折り割り工程と、切断端面を面取り加工する面取り工程との各工程を、ガラス板１５を基台３１に固定したまま、連続処理できる。

図１７に示すガラス板１５は、図１８に示す大判のガラス基板９９から切り出される。この場合の切線は、図中のＬ１〜Ｌ６の位置に形成される。このように、ガラス基板９９自体が湾曲した曲面形状を有し、しかも、平面視で複数の直線部９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ，９５ｆと、曲線部９７ａ，９７ｂとの端面が混在する場合であっても、上記構成の曲面ガラス加工装置１００によれば、各端面の位置でガラス板１５を切り出し、各端面を面取り仕上げすることが、１回のガラス基板９９の取り付け、取り外しで実現できる。また、一連の工程をガラス板支持部２１に固定しままで、高精度に、しかも短時間で実施できる。

なお、直線部９５ｅ、９５ｆについては、切線Ｌ７，Ｌ８に沿って手折り加工で仕上げるものとする他、基台３１に、更に他の側方支持台を対応する位置（図５における上下方向位置）に配置して、上記同様に自動で折り割り加工、面取り加工を施す構成としてもよい。

切線加工時のＸＹ面内における送り速度は、実際には設備の加速度にも依存するが、直線部においては、最大送り速度を２００００ｍｍ／ｍｉｎとするのが好ましく、５０００〜１００００ｍｍ／ｍｉｎがより好ましい。これは、長い直線部では安定した連続加工が可能であり、送り速度を高めても加工精度の低下が小さいため、加工時間を短縮化することを優先させるためである。一方、曲線部においては、最大送り速度は１００００ｍｍ／ｍｉｎとするのが好ましく、１０００〜５０００ｍｍ／ｍｉｎがより好ましい。これは、短い直線部では加工速度を高める効果が得られにくく、曲線部では加工精度の加工速度依存性が高いため、安定した加工品質を得ることを優先させるためである。直線部、曲線部の速度は、切断時の走行距離に応じて設備の加速度を最大限に発揮できる範囲内で設定できる。例えば、ガラス基板９９が５００ｍｍ×４００ｍｍである場合、直線部９５ｂ，９５ｅ，９５ｆについては５０００ｍｍ／ｍｉｎ程度、直線部９５ａ，９５ｃ，９５ｄ及び曲線部９７ａ，９７ｂについては１０００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ程度にすることが可能となる。

以上、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

上記構成の曲面ガラス加工装置１００を用いて、曲面形状を有するガラス板に対し、切線を形成してガラス板を折り割り加工した。また、比較のために、ウォータージェット法によりガラス板を切り出した。

＜切断条件＞
・マシニング動作：３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）
・カッター送り速度：５０００ｍｍ／ｍｉｎ
・カッター品種：Ｐｅｎｅｔｔ（登録商標）−ＳＣ（三星ダイヤモンド工業製）
ホイール外径 ３ｍｍ
ホイール厚さ ０．６５ｍｍ
ホイール内径 ０．８ｍｍ
刃先角 １１５°
・フローティング部
コイルバネ：ＷＦ−５０（株式会社ミスミ製），バネ定数０．５Ｎ／ｍ
フローティング荷重：４．９〜９．８Ｎ

上記条件により切断した結果を表1に示す。カッターによる切断は、ウォータージェットによる切断と比較して、マシニングの粗加工取代を１ｍｍから０．３ｍｍに減少させられた。ウォータージェットによるチッピングは０．６ｍｍ程度であったが、カッターによるチッピングは０．２ｍｍ程度に抑えられた。切断端面の性状は、カッターによる切線で切断した切断端面の方が、ウォータージェットによる切断端面よりも明らかに滑らかとなる結果が得られた。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工装置であって、
前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
先端にツールが取り付けられ回転駆動される主軸と、
前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
前記主軸と前記ツールとの間に介装され、前記ツールを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、
を備え、
前記フローティング部は、前記ツールに作用する前記軸方向の力に応じて弾性変形し、前記ツールを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する弾性復元力を発生する弾性部材を有し、
前記ツールとして少なくともカッターを備え、前記カッターを前記ガラス板に押し当てた状態で、前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させ、前記ガラス板に切線を形成する曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、ガラス板が、Ｚ軸方向に変化する曲面形状を有していても、軸方向移動機構を、その曲面形状に沿って逐次Ｚ方向位置を駆動制御する必要がなくなる。これにより、軸方向移動機構によるＺ軸方向駆動の実行頻度を低減でき、駆動プログラムを簡素化できる。また、加工装置内でガラス板の切線加工と、折り割り加工と、ガラス板の切断端面の面取り加工とを、ガラス板を固定したまま、そのまま続けて実施できる。このため、切線加工、折り割り加工、面取り加工に度にガラス板をガラス板支持部から着脱させる必要がなく、迅速に、しかも高精度な加工が可能となる。
（２） 前記弾性部材は、コイルバネである（１）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、多種多様なコイルバネから適切なバネ定数を有するものを選定することや加工することで、必要とする弾性復元力を容易に、且つ安価に得られる。
（３） 前記コイルバネのバネ定数は、０．１〜２０Ｎ／ｍｍである（２）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、コイルバネが適切なバネ定数であることで、切線の形成が安定して行える。
（４） 前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に相対移動させる軸方向移動機構を備える（１）〜（３）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、軸方向移動機構を有することにより、ガラス板の曲面形状がコイルバネの変形量を超える高さ変化を有する場合であっても、事項方向移動機構の駆動により、ガラス板の曲面形状に沿ってツールを移動させられる。
（５） 前記カッターに作用させる前記弾性復元力は、４．９Ｎ〜９．８Ｎの範囲である（１）〜（４）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、適切な弾性復元力を作用させることで、切線の断面形状を一定に保持でき、高い切断面品質が得られる。
（６） 前記弾性部材は、前記弾性変形による軸方向変形ストロークが０．１〜５ｍｍの範囲である（１）〜（５）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、ガラス板が、Ｚ軸方向に大きく変化する曲面形状を有していても、軸方向移動機構によるＺ軸方向駆動の実行頻度を低減できる。
（７） 前記カッターは、円周稜線に沿って刃先が形成されたスクライビングホイールを有する（１）〜（６）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、カッター切断技術の実績が豊富で安価なスクライビングホイールを用いて切線加工を行うため、切線加工条件を簡単に適正化でき、ガラス板に生じるチッピングを低減できる。その結果、低コストで高い切断面品質が安定して得られる。
（８） 前記カッターの前記ガラス板への押し当て方向を、前記ガラス板の板厚方向に一致させる傾動機構を更に備える（１）〜（７）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、一定の断面形状の切線を安定して加工でき、ガラス板の切断端面の品質が向上する。
（９） 前記傾動機構は、前記ガラス板支持部を前記主軸の軸方向から傾斜させるものである（８）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、ガラス板支持部が主軸に対して傾斜することにより、主軸側の回転移動機構の複雑化が防止される。
（１０） 前記ガラス板支持部に支持された前記ガラス板を前記切線に沿って折り割り加工する折り割り加工部を備える（１）〜（９）のいずれか一つに記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、曲面ガラス加工装置が折り割り加工部を備えるため、切線を形成したガラス板を、同じ加工装置により続けて折り割り加工できる。
（１１）前記ガラス板支持部は、基台と、該基台の側方に配置された側方支持台とを有し、前記側方支持台は、前記ガラス板が支持されるガラス板支持面が、前記基台のガラス板支持面を延長した仮想支持面に沿ったガラス支持位置と、前記仮想支持面と交差するガラス折り位置と、に移動可能に前記基台に接続され、
前記折り割り加工部は、前記側方支持台に前記ガラス板を吸着させる側方吸着部と、前記側方支持台を前記ガラス支持位置と前記ガラス折り位置とに移動させる折り駆動機構と、を備える（１０）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、側方吸着部を基台から移動させることで基台に支持されたガラス板を折り割りできる。つまり、折り割り加工が主軸側とは独立して行える。
（１２） 折り割り加工された前記ガラス板の切断端面を面取り加工する面取り加工部を備える（１０）又は（１１）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、曲面ガラス加工装置が面取り加工部を備えるため、形成された接線に沿って折り割りしたガラス板の切断端面を、同じ加工装置により続けて面取り加工できる。
（１３） 前記主軸に取り付けられた前記ツールを交換するツール交換部を有し、
前記ツールとして研削砥石を更に備え、
前記面取り加工部は、前記ツール交換部により前記カッターに代えて前記主軸に取り付けた前記研削砥石により、前記ガラス板の切断端面を面取り加工する（１２）に記載の曲面ガラス加工装置。
この曲面ガラス加工装置によれば、主軸に取り付けられたカッターを研削砥石に交換することで、面取り加工を切線加工と同じ主軸を用いて実施できる。そのため、面取り加工部を省スペースで配置でき、装置の小型化に寄与できる。
（１４） 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工方法であって、
前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
先端にツールが取り付けられ回転駆動される主軸と、
前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
前記主軸と前記ツールとの間に介装され、前記ツールを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、
を備える曲面ガラス加工装置を用い、
前記ツールとしてのカッターを前記ガラス板に押し当てて、前記フローティング部内に設けられた弾性部材を弾性変形させ、前記弾性部材からの弾性復元力によって前記カッターを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する工程と、
前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させ、前記ガラス板に切線を形成する工程と、
を含む曲面ガラス加工方法。
この曲面ガラス加工方法によれば、ガラス板が、Ｚ軸方向に変化する曲面形状を有していても、その曲面形状に沿って逐次Ｚ方向位置を駆動制御する必要がなくなる。これにより、駆動プログラムを簡素化できる。また、加工装置内でガラス板の切線加工と、折り割り加工と、ガラス板の切断端面の面取り加工とを、ガラス板を固定したまま、そのまま続けて実施できる。このため、切線加工、折り割り加工、面取り加工に度にガラス板をガラス板支持部から着脱させる必要がなく、迅速に、しかも高精度な加工が可能となる。
（１５） 前記ガラス板支持部は、基台と、該基台の側方に配置された側方支持台とを有し、
前記切線を、前記基台の外周縁より外側に形成する（１４）に記載の曲面ガラス加工方法。
この曲面ガラス加工方法によれば、切線を基台の外周縁より外側に形成することで、ガラス板の折り割りによる切断端面が基台の外周縁より外側に配置される。これにより、面取り加工時に研削砥石が他の部材と干渉することを防止できる。
（１６） 前記ガラス板支持部に支持された前記ガラス板を、前記ガラス板支持部に支持させたまま、前記切線に沿って折り割り加工する折り割り工程を含む（１４）又は（１５）に記載の曲面ガラス加工方法。
この曲面ガラス加工方法によれば、加工装置内でガラス板の切線加工と、折り割り加工とを、ガラス板を固定したまま、そのまま続けて実施できる。
（１７） 前記主軸に保持された前記カッターを研削砥石に交換し、前記折り割り加工された前記ガラス板を、前記ガラス板支持部に支持させたまま、前記ガラス板の切断端面を前記研削砥石により面取り加工する面取り工程を含む（１６）に記載の曲面ガラス加工方法。
この曲面ガラス加工方法によれば、加工装置内でガラス板の切線加工と、折り割り加工と、ガラス板の切断端面の面取り加工とを、ガラス板を固定したまま、そのまま続けて実施できる。

１１ 主軸
１３ カッター
１５ ガラス板
１５ａ 切断端面
１７ 研削砥石
２１ ガラス板支持部
２５ 主軸移動ステージ
２７ オートツールチェンジャー（ツール交換部）
３１ 基台
３３Ａ，３３Ｂ 側方支持台
３５ 主吸着部
３７Ａ，３７Ｂ 側方吸着部
４７ 昇降ステージ
４９ 傾動ステージ
５５ フローティング部
５７ スクライビングホイール
５９ カッターホルダ
６５ 交換駆動部
７１ コイルバネ（弾性部材）
８３ 折り駆動機構
８５ 制御部
９１ 切線
１００ 曲面ガラス加工装置

Claims (12)

1. 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工装置であって、
   前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
   先端にカッターが取り付けられ回転駆動される主軸と、
   前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
   前記主軸と前記カッターとの間に介装され、前記カッターを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、を備え、
   前記ガラス板支持部のガラス板支持面は、前記ガラス板の曲面形状と同等の形状の曲面にされ、
   前記ガラス板支持部は、基台と、該基台の側方に配置された側方支持台と、前記側方支持台を前記基台に対して回転移動させて、前記ガラス板支持部に支持された前記ガラス板を折り割りする折り割り加工部と、を有し、
   前記フローティング部は、前記カッターに作用する前記軸方向の力に応じて弾性変形し、前記カッターを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する弾性復元力を発生する弾性部材を有し、
   前記カッターを前記ガラス板に押し当てた状態で、前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させて前記ガラス板に切線を形成し、前記ガラス板を前記折り割り加工部により前記切線に沿って折り割り加工する曲面ガラス加工装置。
2. 前記ガラス板支持部の少なくとも前記側方支持台に、前記ガラス板をエア吸引により吸着固定する吸着部が設けられている、請求項１に記載の曲面ガラス加工装置。
3. 曲面形状を有するガラス板を加工する曲面ガラス加工装置であって、
   前記ガラス板を支持するガラス板支持部と、
   先端にカッターが取り付けられ回転駆動される主軸と、
   前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に直交する平面内で相対移動させる面内移動機構と、
   前記主軸と前記カッターとの間に介装され、前記カッターを前記軸方向に前記ガラス板支持部側へ付勢するフローティング部と、
   前記主軸と前記ガラス板支持部とを前記主軸の軸方向に相対移動させる軸方向移動機構と、
   前記カッターの前記軸方向の変位量に応じて前記軸方向移動機構に駆動信号を出力する制御部と、を備え、
   前記フローティング部は、前記カッターに作用する前記軸方向の力に応じて弾性変形し、前記カッターを前記ガラス板支持部へ向けて付勢する弾性復元力を発生する弾性部材を有し、
   前記軸方向移動機構の駆動により、前記カッターの前記軸方向の設定高さを加工始点から加工終点までの間で、前記ガラス板の高さ変化に応じて階段状に設定し、
   前記カッターを前記ガラス板に押し当てた状態で、前記面内移動機構により前記ガラス板と前記カッターとを相対移動させ、前記ガラス板に切線を形成する曲面ガラス加工装置。
4. 前記軸方向移動機構は、前記ガラス板支持部を前記軸方向に昇降移動させる昇降ステージである請求項３に記載の曲面ガラス加工装置。
5. 前記制御部は、前記カッターの設定高さと前記ガラス板の高さとの前記軸方向の差が、前記弾性部材の弾性変形による軸方向変形ストロークの６０％〜９５％に達した際に、前記軸方向移動機構を駆動して、前記軸方向の差が前記軸方向変形ストロークの５％〜４０％の領域になるように前記カッターの設定高さを変更する、請求項３又は４に記載の曲面ガラス加工装置。
6. 前記弾性部材は、コイルバネである請求項１〜５のいずれか１項に記載の曲面ガラス加工装置。
7. 前記コイルバネのバネ定数は、０．１〜２０Ｎ／ｍｍである請求項６に記載の曲面ガラス加工装置。
8. 前記カッターに作用させる前記弾性復元力は、４．９Ｎ〜９．８Ｎの範囲である請求項１〜７のいずれか一項に記載の曲面ガラス加工装置。
9. 前記弾性部材は、前記弾性変形による軸方向変形ストロークが０．１〜５ｍｍの範囲である請求項１〜８のいずれか一項に記載の曲面ガラス加工装置。
10. 前記カッターは、円周稜線に沿って刃先が形成されたスクライビングホイールを有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の曲面ガラス加工装置。
11. 前記カッターの前記ガラス板への押し当て方向を、前記ガラス板の板厚方向に一致させる傾動機構を更に備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の曲面ガラス加工装置。
12. 前記傾動機構は、前記ガラス板支持部を前記主軸の軸方向から傾斜させるものである請求項１１に記載の曲面ガラス加工装置。

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