JPH10296588A - スライシングマシンの組付精度測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレードの組み付け精度を正確に迅速に測定
できる、スライシングマシン組付精度測定方法を提供す
る。 【解決手段】 複数枚のブレード（２１、２１、…）の
背後からコリメータ光源（５）からの光を照射し、通過
した光をズームレンズ（３）とカラーＣＣＤカメラ
（２）で測定し、ブレード（２１、２１、…）の影（２
１’、２１’、…）の位置により、隣合うブレード（２
１、２１、…）の影（２１’、２１’、…）の中心位置
の差から組み付けピッチ（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…）を、両
端に位置するブレード（２１、２１）の影（２１’、２
１’）の位置の差から組み付け幅（ａ、ｂ、ｃ）を、そ
してブレードの振れ角（θ₂）を式、 θ₂＝tan^-1（ｄｘ
／ｄｙ）により求める。ただし、ｄｘはブレードの軸方
向の２点間の設定値、ｄｙは設定値ｄｘ間におけるブレ
ードの振れの測定値。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチブレードス
ライシングマシン、マルチワイヤー等の複数枚の刃すな
わちブレードあるいはワイヤー等の組み付け精度を測定
する、スライシングマシンの組付精度測定方法および組
付精度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人工水晶、半導体、ガラス等の電子工業
品素材は、所定の大きさにスライス状に切断されて例え
ば水晶振動子、電子素子用基板等として多用されてい
る。そして、これらの素材を切断するスライシングマシ
ンもマルチブレードスライシングマシンあるいはマルチ
ワイヤーソーとして従来周知である。マルチブレードス
ライシングマシンのブレード構成体２０は、図５の
（イ）、（ロ）に示されているように、数十〜数百枚の
切断用のブレード２１、２１、…を備えている。そし
て、これらのブレード２１、２１、…は、互いに所定の
ピッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…になるようにスペーサ２２、
２２、…を挟んで一対のブレードヘッド２３、２３に締
付具２４、２４、…により締め付けられている。また、
一対のブレードヘッド２３、２３は、一対の側枠２５、
２５により結合されている。したがって、ブレード構成
体２０を、図５の（イ）に示されているように、ブレー
ド２１の軸方向Ｘに往復動させると、例えば人工水晶Ｓ
を結晶軸Ｊに対して所定の方向で、且つ所定の厚さに切
断し、一度に複数個の水晶振動子を得ることができる。

【０００３】ところで、上記のような水晶振動子は、人
工水晶Ｓの結晶軸Ｊに対する切断方向は勿論のこと切断
厚さも振動数に関係するので、ブレード構成体２０は、
図５の（ロ）に拡大して示されているように、ブレード
２１、２１、…の組み付け幅ａ、ｂ、ｃおよび組み付け
ピッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…は正確であり、また図５の
（ハ）に示されているように、ブレードヘッド２３に対
するブレード２１、２１、…の振れ角すなわちブレード
２１、２１、…の長軸方向の振れ角θ₂および振れ量Ｈ
は、無い方が望ましい。また、図５の（ニ）は、図５の
（ロ）において矢印ハーハの短軸方向にみた図に相当す
る側面図であるが、ブレード２１、２１、…の倒れ角θ
₁も無い方が望ましい。

【０００４】そこで、従来はこれらの組み付け幅ａ、
ｂ、ｃ、組み付けピッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…、振れ角
θ₂、倒れ角θ₁等は、隙間ゲージ、ノギス、目視等によ
り測定あるいはチェックされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
マルチブレードスライシングマシンのブレード構成体２
０も、そのブレード２１、２１、…の組付精度は、一応
測定あるいはチェックされているが、必ずしも満足され
るものではない。例えば、ブレード２１、２１、…の厚
さは３００μｍ程度で極めて薄いので、隙間ゲージによ
るチェックでは作業者の力の加減や感覚に依存する要素
が大きく、定量的には測定できていない。また、人工水
晶、半導体等の切断加工精度は、隙間ゲージの寸法精度
あるいはノギスの最小目盛以下の精度が要求されるが、
上記のようなチェック方法は、これらの要求を満たして
いない。さらには、組み付け幅ａ、ｂ、ｃ、組み付けピ
ッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…、振れ角θ₂、倒れ角θ₁等のチ
ェック項目は、作業者により個々にチェックしなければ
ならず、チェック作業に時間がかかる欠点もある。上記
のような問題点、欠点等は切断刃がワイヤーから構成さ
れているマルチワイヤーについてもいえる。したがっ
て、本発明は、マルチブレードスライシングマシン、マ
ルチワイヤーソー等の切断刃の組み付け精度を正確に、
また定量的に迅速に測定できる、スライシングマシンの
組付精度測定方法および測定装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、スライシング
マシンの複数枚の切断刃の背後からコリメータ光源から
の光を照射し、通過した光をズームレンズとカラーＣＣ
Ｄカメラで測定し、ブレードの影の位置から、前記複数
枚の切断刃の組み付けピッチと、組み付け幅と振れ角と
を求めるとき、前記組み付けピッチは、隣合う切断刃の
影の中心位置の差から、前記組み付け幅は、両端に位置
する切断刃の影の位置の差から、そして、前記切断刃の
振れ角は、次式により求めるように構成される。 θ₂＝tan^-1（ｄｘ／ｄｙ） ただし、ｄｘは、ブレードの軸方向の２点間の設定値 ｄｙは、設定値ｄｘ間におけるブレードの振れの測定値 請求項２記載の発明は、請求項１記載の複数枚の切断刃
が、複数枚のブレードであるスライシングマシンであ
り、請求項３記載の発明は、スライシングマシンの複数
枚のブレードの背後からコリメータ光源からの光を照射
し、通過した光をズームレンズとカラーＣＣＤカメラで
測定し、ブレードの影幅から次式により、ブレードの倒
れ角を求めるように構成される。 θ₁＝sin^-1（ｄ／ｃ）−α ただし、ｄは、ブレードの影の投影された長さの測定値 ｃは、ブレードの対角線の長さ αは、ブレードの面と対角線とがなす角 そして、請求項４記載の発明は、測定部と、該測定部を
スキャン方向に駆動する駆動部と、前記測定部と駆動部
とを制御する制御部と、画像処理装置とからなり、前記
測定部は、少なくともコリメータと、ズームレンズと、
カラーＣＣＤカメラとを備え、前記画像処理装置は、少
なくとも前記測定部から取り込まれる電気信号を２値化
する２値化手段と、該２値化手段で２値化されたデータ
からスライシングマシンの切断刃の組み付けピッチ、切
断刃の振れ角等を演算する演算手段とを備えるように構
成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本実施の形態では、ブレード２１、２１、…の長
手方向における３箇所における組み付け幅ａ、ｂ、ｃ、
組み付けピッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…、ブレード２１の振
れ角θ₂および同様にブレード２１の倒れ角θ₁を計測
し、そして演算するもので、本実施の形態に係わる計測
・演算用のスライシングマシンのブレード組付精度測定
装置Ｍは、図１に示されているように、測定部１と、駆
動部６と、これらの測定部１を制御する制御部が内蔵さ
れているパーソナルコンピューター１０とから概略構成
されている。

【０００８】測定部１は、本実施の形態では２／３イン
チのカラーＣＣＤカメラ２、測定分解能を上げるための
倍率×１０のマイクロズームレンズ３、光源の光強度を
調節するためのハーフミラー４、ＬＤコリメータ５等か
ら構成されている。ＬＤコリメータを適用することによ
り、図５の（ロ）、（ハ）に示されているように、例え
ば厚さＡが０.３ｍｍ、幅Ｗが８ｍｍのブレード２１、
２１、…が、小さなピッチ０.４〜１.２ｍｍで組み付け
られているにも拘らずブレード２１、２１、…の明るく
シャープな画像を得ることができる。測定部１は、駆動
部すなわちサーボアンプ６により測定するブレード２１
の短軸方向Ｘと、このＸ軸と直角なＹ軸方向とに駆動さ
れる。なお、制御部は測定部１の構成要素であるカラー
ＣＤＤカメラ２、マイクロズームレンズ３等も制御する
ようになっている。

【０００９】パーソナルコンピューター１０は、測定部
１と信号ラインｐで接続されているインターフェースボ
ード７を備えている。そして、測定部１から取り込まれ
るブレード２１、２１、…の画像に関する電気信号は、
インターフェースボード７によりデジタル信号に変換さ
れてパーソナルコンピューター１０に入力されるように
なっている。また、パーソナルコンピューター１０は、
サーボコントローラ８を備え、このサーボコントローラ
８からの制御信号がラインｑによりサーボアンプ６に出
力され、前述したように測定部１が駆動される。

【００１０】画像処理装置１１は、本実施の形態による
とパーソナルコンピューター１０に内蔵されているが、
その具体的な例が図１の（ロ）に示されているように、
測定部１から取り込まれるブレード２１、２１、…の画
像に関する電気信号をデジタル信号に変換するインター
フェースボード７あるいはＡ／Ｄ変換器１２、変換され
た濃淡画像を２値化する２値化器１３、切り出された画
像に基づいて後述するような演算式により前述したブレ
ード２１の振れ角θ₂等を演算する演算器１４等から構
成されている。そして、演算器１４で演算された結果
は、ディスプレイ、プリンタ等の表示器１５に出力され
るようになっている。なお、Ａ／Ｄ変換手器２と２値化
器１３は、信号ラインｊにより、２値化器１３と演算器
１４は信号ラインｋにより、そして演算器１４と表示器
１５は信号ラインｎにより、それぞれ接合されている。

【００１１】次に、上記スライシングマシンのブレード
組付精度測定装置Ｍを使用したブレード２１の振れ角θ
₂等の測定方法について説明する。ブレード組付精度測
定装置Ｍの測定部１を駆動部６により駆動して、図５の
（ロ）に示されているように組み付けられたブレード２
１、２１、…の両端ａ、ｃと中間ｂの各位置でブレード
２１、２１、…に対して直角方向にスキャンさせながら
ブレード２１、２１、…の影の画像を電気信号として取
り込む。取り込んだ信号をＡ／Ｄ変換器１２によりデジ
タル化して、濃淡画像を得る。その画像の例が図２の
（イ）に示されている。同図において、Ｂはブレード２
１の影の部分を、そしてＤ、Ｄはブレード２１とブレー
ド２１との間の隙間部分を示している。

【００１２】上記データを平滑化するためにブレード２
１と並行の向きに平均し、１ライン分のデータにする。
その結果は、図２の（ロ）に示されている。なお、図２
の（ロ）において線は青色の、は緑色の、は赤色
の、そしてはグレー（白／黒）色のデータを示すが、
この図から青色のデータがブレード２１の幅に忠実であ
り、ブレード２１の測定には他の色よりも青色が適して
いることが判る。次に、適当な閾値を設定して２値化器
１３によりラインデータを２値化する。そうすると、図
２の（ハ）に示されているデータが得られる。図２の
（ハ）においてブレード２１の影に当たる部分が０で光
が通過した部分が１である。図２の（ハ）の下段にブレ
ード２１、２１、…の影２１’２１’を示す。

【００１３】初めに、上記のようにして得られたデータ
からブレード２１の倒れ角θ₁を演算器１４により求め
る。図２の（ニ）に示されているように、ブレード２１
の影２１’に当たる０の部分の幅は、ブレード２１の
「倒れ、あるいは傾き」に比例して変化するので、以下
の計算によりブレード２１の倒れ角θ₁を演算する。図
３はブレード２１の０の部分の拡大図であるが、同図に
おいて、ＡＢをｅ、ＢＣをｆ、ＡＣをｇ、ＣＥをｄ、角
ＤＡＣをα、そして求める倒れ角をθ₁とすると、 ｄ＝ｇ×sin（θ₁＋α） θ₁＋α＝sin^-1（ｄ／ｃ） 故に θ₁＝sin^-1（ｄ／ｃ）−α （１） ここで、ｄは測定値であり、ｅ、ｆはブレード２１の形
状により既知であるから、 ｃ＝（ｅ²＋ｆ²）^1/2 α＝tan^-1（ｅ／ｆ） 演算した倒れ角θ₁を表示器１５に表示する。

【００１４】次に、図２の（ハ）に示されている２値化
されたデータによりブレード２１、２１、…の組み付け
ピッチＰ1、Ｐ2、Ｐ3、…と組み付け幅ａ、ｂ、ｃとを
求める。すなわち、隣合うブレード２１、２１、…の影
２１’、２１’、…の中心位置の差から組み付けピッチ
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…を、そして両端に位置するブレード
２１、２１の影２１’、２１’の位置の差から組み付け
幅ａ、ｂ、ｃを、演算器１４によりそれぞれ演算し、表
示器１５に表示する。

【００１５】最後に、図５の（ハ）に示されているブレ
ード２１の振れ角θ₂を求める。ブレード２１の影２
１’、２１’、…は、図４の下方に示されているよう
に、パルス状に現れるので、ブレード２１の振れ角θ₂
を次式により求める。 θ₂＝tan^-1（ｄｘ／ｄｙ） ただし、上式において、ｄｘはブレード２１の軸方向の
両端部間の距離で、ｄｙは一方の端部で測定した振れ量
である。

【００１６】なお、上記実施の形態ではブレード２１、
２１、…の組み付け精度の測定方法について説明した
が、ワイヤーもブレードの倒れ角に相当する測定値がな
いだけでワイヤーのピッチ、振れ角等も同様にして測定
できることは明らかである。また、ブレード２１の振れ
角θ₂は、ブレード２１の両端部を必ずしも測定の基準
にする必要はなく、任意の軸方向の２点間で同様にして
求めることができることも明らかである。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
スライシングマシンの複数枚の切断刃の背後からコリメ
ータ光源からの光を照射し、通過した光をズームレンズ
とカラーＣＣＤカメラで測定し、ブレードの影の位置か
ら、切断刃の組み付けピッチと組み付け幅と振れ角とを
求めるとき、組み付けピッチは隣合う切断刃の影の中心
位置の差から、組み付け幅は両端に位置する切断刃の影
の位置の差から、そして切断刃の振れ角は、式、θ₂＝t
an^-1（ｄｘ／ｄｙ）、（ただし、ｄｘは、ブレードの軸
方向の２点間の設定値）により、 また、他の発明によ
ると、ブレードの倒れ角は、θ₁＝sin^-1（ｄ／ｃ）−
α、（ ただし、ｄはブレードの影の投影された長さの
測定値、ｃはブレードの対角線の長さ、αはブレードの
面と対角線とがなす角）により求めるので、さらに他の
発明によると、測定部と、該測定部をスキャン方向に駆
動する駆動部と、測定部と駆動部とを制御する制御部
と、画像処理装置とからなり、画像処理装置は、少なく
ともスライシングマシンの切断刃の組み付けピッチ、切
断刃の振れ角等を演算する演算手段を備えているので、
切断刃の組み付け幅、組み付けピッチ、切断刃あるいは
ブレードの振れ角、ブレードの倒れ角等を高速、高精度
で、且つ同時あるいは個々に測定できるという、本発明
特有の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係わるブレード組付精
度測定装置を示す図で、その（イ）は全体を示す模式
図、その（ロ）は画像処理装置のブロック図である。

【図２】 本実施の形態により得られる画像の例を示す
図で、その（イ）は濃淡データを、その（ロ）はライン
化したデータを、そしてその（ハ）は２値化したデータ
をそれぞれ示す図である。

【図３】 ブレードの倒れ角の演算例を説明するため
に、ブレードの影を拡大して示す正面図である。

【図４】 ブレードの振れ角の演算例を説明するため
に、ブレードとブレードの影を拡大して示す斜視図であ
る。

【図５】 マルチブレードスライシングマシンのブレー
ドの測定箇所を示す図で、その（イ）は組み付けられた
ブレードの平面図、その（ロ）はその拡大平面図、その
（ハ）はブレードの振れ角度を示す長手方向から見た側
面図、その（ニ）はブレードの倒れ角度を示す短軸方向
から見た側面図である。

【符号の説明】

Ｍ ブレード組付精度測定装置 １ 測定部 ２
カラーＣＣＤカメラ ３ ズームレンズ ５
コリメータ ６ 駆動装置（サーボアンプ） １１
画像処理装置 １２ ２値化器 １３
演算器 ２１ ブレード

フロントページの続き (72)発明者 井波 俊夫 千葉県四街道市鷹の台１ー３ 株式会社日 本製鋼所内 (72)発明者 松島 實 大阪府大阪市住之江区西加賀屋１ー２ー37 株式会社野村製作所内 (72)発明者 和田 成次 大阪府大阪市住之江区西加賀１―２―37 株式会社野村製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライシングマシンの複数枚の切断刃
   （２１、２１、…）の背後からコリメータ光源（５）か
   らの光を照射し、通過した光をズームレンズ（３）とカ
   ラーＣＣＤカメラ（２）で測定し、ブレード（２１、２
   １、…）の影（２１’、２１’、…）の位置から、前記
   複数枚の切断刃（２１、２１、…）の組み付けピッチ
   （Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…）と組み付け幅（ａ、ｂ、ｃ）と
   振れ角（θ₂）とを求めるとき、 前記組み付けピッチ（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…）は、隣合う
   切断刃（２１、２１、…）の影（２１’、２１’、…）
   の中心位置の差から、 前記組み付け幅（ａ、ｂ、ｃ）は、両端に位置する切断
   刃（２１、２１）の影（２１’、２１’）の位置の差か
   ら、 そして、前記切断刃の振れ角（θ₂）は、次式により求
   めることを特徴とするスライシングマシンの組付精度測
   定方法。 θ₂＝tan^-1（ｄｘ／ｄｙ） ただし、ｄｘは、ブレードの軸方向の２点間の設定値 ｄｙは、設定値ｄｘ間におけるブレードの振れの測定値
2. 【請求項２】 請求項１記載の複数枚の切断刃（２１、
   ２１、…）が、複数枚のブレードであるスライシングマ
   シンの組付精度測定方法。
3. 【請求項３】 スライシングマシンの複数枚のブレード
   （２１、２１、…）の背後からコリメータ光源（５）か
   らの光を照射し、通過した光をズームレンズ（３）とカ
   ラーＣＣＤカメラ（２）で測定し、ブレード（２１、２
   １、…）の影幅（２１’、２１’、…）から次式によ
   り、ブレード（２１、２１、…）の倒れ角（θ₁）を求
   めることを特徴とするスライシングマシンの組付精度測
   定方法。 θ₁＝sin^-1（ｄ／ｃ）−α ただし、ｄは、ブレードの影の投影された長さの測定値 ｃは、ブレードの対角線の長さ αは、ブレードの面と対角線とがなす角
4. 【請求項４】 測定部（１）と、該測定部（１）をスキ
   ャン方向に駆動する駆動部（６）と、前記測定部（１）
   と駆動部（６）とを制御する制御部と、画像処理装置１
   １とからなり、 前記測定部（１）は、少なくともコリメータ（５）と、
   ズームレンズ（３）と、カラーＣＣＤカメラ（２）とを
   備え、前記画像処理装置１１は、少なくとも前記測定部
   （１）から取り込まれる電気信号を２値化する２値化手
   段（１３）と、該２値化手段（１３）で２値化されたデ
   ータからスライシングマシンの切断刃（２１、２１、
   …）の組み付けピッチ（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…）、切断刃
   （２１、２１、…）の振れ角（θ₂）等を演算する演算
   手段（１４）とを備えていることを特徴とするスライシ
   ングマシンの組付精度測定装置。